CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA...

CAPITULO II ANÁLISIS Y DISEÑO 45

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL

EJÉRCITO

ESPE – LATACUNGA

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN

DEL TÍTULO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA

EN INSTRUMENTACIÓN

“Diseño y Construccion de un Control: Local y Remoto

de un Variador de Frecuencia para el Manejo de un

Motor Ac Utilizando el MICROCONTROLADOR PIC

16F877 y la Plataforma de Desarrollo Labview.”.

Recalde Tapia Cristian Paúl

Zurita Armijos Patricio Sebastián

Latacunga-Ecuador

2005


CERTIFICACIÓN

Certificamos que el presente documento fue elaborado por los señores:

Cristian Paúl Recalde Tapia Patricio Sebastián Zurita Armijos

Bajo nuestra dirección, como un requisito para la obtención del

título en Ingeniero Electrónica en Instrumentación

Ing. Franklin Silva Ing. Marco Singaña

DIRECTOR DEL PROYECTO CODIRECTOR DEL PROYECTO


AGRADECIMIENTO

Nuestro más profundo agradecimiento a Dios, nuestros padres, hermanos

y familiares que nos han apoyado a lo largo de nuestra carrera.

A nuestro director Ing. Franklin Silva, codirector Ing. Marco Singaña, Ing.

Nancy Guerrón, por brindarnos su amistad, confianza y valiosos consejos, en el

desarrollo del presente proyecto de grado.

Cristian Paúl Recalde Tapia

Patricio Sebastián Zurita Armijos


DEDICATORIA

Este trabajo esta dedicado a mis queridos Padres Victor y Margoth por

creer siempre en mí y siempre estar a mi lado en los momentos más difíciles, por

brindarme su apoyo incondicional, y por enseñarme que nada es imposible de

alcanzar, a mis hermanos por brindarme su confianza, cariño y amistad; a mis

familiares y a todas las personas que con sus palabras y consejos me ayudaron a

lograr uno de mis objetivos en mi vida.

Reitero mis agradecimientos a toda mi familia, porque constituyen la

parte fundamental de mi vida, muchas gracias por todo el cariño y confianza que

me han demostrado para cumplir con este propósito.

Cristian Paul Recalde Tapia.


DEDICATORIA

Un hombre vive de lo que sueña y sobrevive de lo que siembra, hay que

tener en cuenta que solo fracasamos cuando dejamos de intentarlo y ahí

debemos saber levantarnos.

El presente trabajo esta dedicado a todas las personas que tienen la

seguridad en mí y no solo creyeron. A mis padres Pablo y Francisca que me

enseñaron que hay diferencia entre conocer el camino y recorrerlo, con un

ejemplo de sencillez, humildad y abnegado trabajo, a mis hermanos que me dan

la confianza y me enseñan que las limitaciones que se me presentan solo son las

que pongo yo, llegándolas a superar y estar en este punto de mi vida, a todos

aquellos que aportando con sus consejos y alientos me han llevado a cumplir un

gran propósito de esta mi vida.

Reitero mis más sinceros agradecimientos a mi familia que con su apoyo

incondicional me han ayudado a cumplir éste propósito que un día me plantee y

ahora se concreto.

Patricio Sebastián Zurita Armijos.


INDICE

CAPITULO I

FUNDAMENTOS

1.1 Descripción del Problema 1

1.2 Variadores de Frecuencia 4

1.2.1 Generalidades 4

1.2.2 Métodos de Control de Velocidad 7

1.2.2.1 Modulación por Ancho de Pulso PWM 7

1.2.2.2 Ajuste de la Frecuencia de Alimentación 7

1.2.2.3 Generación De V/Hz Constante 8

1.2.2.4 Modulación Del Espacio Vectorial 11

1.2.3 Control electrónico de Motores AC. 12

1.2.3.1 Diagrama en Bloques de un Drive de Ca 13

1.2.3.2 Controladores Vectoriales a Lazo Abierto 14

1.3 Características Generales de los Microcontroladores PIC 14

1.3.1 Introducción 14

1.3.2 Microcontrolador 16F877 16

1.3.2.1 Detalle de pines de un PIC de 40 pines 17

1.3.2.2 Descripción de Pines para la programación 18

del PIC 16F877

1.3.2.3 Características de Microcontroladores PIC 19

de 40 pines

1.3.3 Lenguaje Ensamblador 19

1.3.4 Sistema de Adquisición de Datos 21

1.3.5 Transmisión de Información 22

1.3.5.1 Señalización 22

1.3.6 Otras Particularidades 24

1.4 Dispositivos Para la Visualización de Información 26


1.4.1 Display 26

1.4.2 LCD´s 27

1.4.2.1 Aplicaciones 28

1.4.4.2 Puesta en servicio 29

1.5 Dispositivos para el Ingreso de Información 29

1.5.1 Teclado numérico serie RS232-TTL 29


1.5.1.2 Características técnicas principales 30

1.6 Transductores para Cantidades Eléctricas 30

1.7 Procesamiento de Datos por medio de LabVIEW 32


1.7.1.1 Panel Frontal 34

1.7.1.2 Diagrama de bloques 35

1.7.1.3 Paletas 36

1.7.1.4 Paleta de herramientas (Tools palette) 36

1.7.1.5 Paleta de controles (Controls palette) 36

1.7.1.6 Paleta de funciones (functions palette) 37

1.7.2 LabVIEW como Herramienta de Adquisición de Datos 38

1.7.3 Adquisición de Datos por los Puertos Serie y Paralelo 39

1.7.3.1 Manejo del Puerto Serie 39

1.7.3.1.1 Direccionamiento del puerto Serie 40

1.7.3.2. Manejo del puerto paralelo 41

1.7.4 Software de Visualización y Monitoreo 43

CAPITULO II

ANÁLISIS Y DISEÑO

2.1 Diagrama de Bloques del Proyecto 45

2.2 Descripción de Cada Etapa del Diagrama 47

2.2.1 Placa Base para PIC 16F877 47

2.2.1.1 Descripción 47






2.2.2.3 Características técnicas principales 49

2.2.2.4 Conexionado de la Placa Base al Teclado 49

numérico serie RS232-TTL

2.2.2.5 Definición del Puerto Serie en el Software 50

2.2.2.6 Configuración de los puertos del 50

Microcontrolador

2.2.2.7 Captura de datos del teclado 50

2.2.3 Interfaz de display LCD sincrónico 51


2.2.3.2 Configuración de la librería lcdser.h 51

2.2.3.3 Arranque del display y ejemplo de uso. 51

2.2.3.3.1 Conector para control del interfaz 53

2.2.3.3.2 Conector para alimentación 53

2.2.4 Variador de Frecuencia ABB ACS 300 53

2.2.4.1 Conexión a la red 53

2.2.4.2 Conexión a motor 54

2.2.4.3 Conexiones de control programables 54

2.3 Especificación de Requisitos del Sistema 56

2.3.1 Computador Personal 56

2.3.1.1 Características Técnicas del Computador 57

Personal

2.4 Diseño del hardware 57

2.4.1 Programador: PIC Programmer II 57

2.4.2 Placa Base 59

2.4.3 ConversorAD-DA 61


2.4.5 Interfaz de display LCD sincrónico 63


2.5 Diseño del software 64

2.5.1 IC-Prog 64

2.5.1.1 Área de Código (Programa) 65

2.5.1.2 Área de datos (eeprom) 66

CAPITULO III

RESULTADOS Y PRUEBAS EXPERIMENTALES

3.1 Descripción del sistema 67

3.1.1 Control Local 67

3.1.2 Control Remoto 70

3.2 Pruebas experimentales 71

3.2.1 Control Local 71

3.2.2 Control Remoto 76

3.3 Análisis de Resultados 80

3.3.1 Análisis del Control Local 80

Análisis del literal 3.2.1.a) Incremento 80

de frecuencia

Análisis del literal 3.2.1.b) Decremento 80

de frecuencia

Análisis del literal 3.2.1.c) Realizar Rampas 80

Análisis del literal 3.2.1.d) Realizar Procesos 81

3.3.2 Análisis del Control Remoto 81

Análisis del literal 3.2.2.a) Visualización 81

Análisis del literal 3.2.1.b) Visualización 82

y Control

Análisis del literal 3.2.2.b.2) Incremento 82

de frecuencia

Análisis del literal 3.2.2.b.3) Decremento 82

de frecuencia

Análisis del literal 3.2.2.b.4) Realizar Rampas 82


Análisis del literal 3.2.2.b.5) Realizar Frecuencias 83

Constantes.

3.4 Alcances y Limitaciones 84

3.4.1 Alcances 84

3.4.2 Limitaciones 86

3.5 Análisis Técnico – Económico 87


3.5.2 Conclusión Técnico – Económico 88

CONCLUSIONES 89

RECOMENDACIONES 91

GLOSARIO 94

ANEXOS 96

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS


PRÓLOGO

La automatización de los procesos industriales a través de los años ha

dado lugar a un avance espectacular de la industria. Todo ello ha sido posible

gracias a una serie de factores entre los que se encuentran las nuevas

tecnologías en el campo mecánico o industrial, la introducción de los

computadores y con éstos software desarrollados para tareas específicas

(instrumentación, control, comunicaciones, entre otros) y sobre todo el control y la

regulación de sistemas y procesos, esto a llevado a encontrar nuevas formas de

combinarlas para solucionar problemas industriales, de una misma forma pero

con diferentes equipos o elementos.

La aparición de la microelectrónica y de los microprocesadores ha facilitado

el desarrollo de técnicas de control complejas, la robotización, la implementación

de sistemas de gobierno y la planificación. Todos estos elementos llevan consigo

la reducción de costos, el aumento de la productividad y la mejora de calidad del

producto.

Sabemos que la automatización industrial es la ejecución de procesos

controlados mecánica o electrónicamente, liberando al ser humano de

operaciones rutinarias, disminuyendo así errores y a su vez aumentando la

producción, todo esto nos ha llevado a realizar este proyecto, conjugando todo lo

expuesto, plantearnos un problema y solucionarlo.

El problema era controlar un variador de frecuencia, sus variables, y

llevarlo hacer tareas específicas de una manera local a través de un teclado y

remota a través de un computador personal, de aquí nació la idea del “DISEÑO Y

CONSTRUCCION DE UN CONTROL: LOCAL Y REMOTO DE UN VARIADOR

DE FRECUENCIA PARA EL MANEJO DE UN MOTOR AC UTILIZANDO EL

MICROCONTROLADOR PIC 16F877 Y LA PLATAFORMA DE DESARROLLO

LABVIEW”. Este módulo tiene la finalidad de controlar a un variador de

frecuencia, y éste a su vez motores de corriente alterna.


Los elementos utilizados para el diseño están en el mercado, un LCD, un

Variador de Frecuencia ACS 300, un Teclado numérico serie RS232-TTL, un

Interfaz de display LCD sincrónico, un Conversor D/A, una Placa base para PIC

16F877, la licencia del software utilizado tiene la Escuela Politécnica del Ejercito –

Latacunga, los costos serán detallados en la realización del proyecto.

Para cumplir con los objetivos planteados, el proyecto esta dividido

en tres capítulos, a continuación se detalla cada uno de estos.

Capítulo I: Se aborda la parte teórica, los fundamentos de los elementos

que intervienen en el desarrollo del proyecto, así como, conceptos generales

sobre la parte de Hardware, como las placas, el computador personal, las

interfases, variadores de frecuencia, motores AC, entre otros, y Software utilizado

LabVIEW, además de una introducción referida al presente proyecto.

Capítulo II: Se trata sobre el análisis y diseño del proyecto de la parte de

hardware y software, la forma en que se comunican las diferentes interfases, con

el variador de frecuencia y la PC; detalla características para la programación de

éstas, instrucciones para habilitarlas, comandos que se utiliza en el programa

general del proyecto, realizado en Lenguaje “C”, configuración de puertos de la

PC y de los software‟s utilizados para el desarrollo del proyecto.

Capítulo III: Este capítulo trata de resultados y pruebas experimentales,

una descripción general del sistema, pruebas experimentales en forma real del

proyecto, realizando un respectivo análisis de los datos obtenidos, sus alcances y

limitaciones, al final del capítulo se realizó un análisis técnico – económico del

proyecto, con sus respectivas conclusiones.


CAPITULO I

FUNDAMENTOS

1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA.

1La gran mayoría de industrias incorporan en sus respectivos

procesos una infinidad de elementos sean estos mecánicos, eléctricos,

electrónicos o neumáticos, los mismos que cumplen determinadas

funciones para llegar al cumplimiento de su cometido final, esto es el de

realizar una acción concreta de acuerdo al tipo de proceso a tratarse.

El motor de corriente alterna, a pesar de ser un motor robusto, de

poco mantenimiento, liviano e ideal para la mayoría de las aplicaciones

industriales, tiene el inconveniente de ser un motor rígido en cuanto a su

velocidad. La velocidad del motor asincrónico depende de la forma

constructiva del motor y de la frecuencia de alimentación.

Como la frecuencia de alimentación que entregan las Compañías

de electricidad es constante, la velocidad de los motores asincrónicos es

constante, salvo que se varíe el número de polos, el deslizamiento o la

frecuencia.

El método más eficiente de controlar la velocidad de un motor

eléctrico es por medio de un variador electrónico de frecuencia. No se

requieren motores especiales, son mucho más eficientes y tienen precios

cada vez más competitivos.

1 La información suministrada en este capitulo, ha sido obtenida del material detallado en la bibliografía.


El variador de frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al

motor, logrando modificar su velocidad. Sin embargo, con el cambio de

frecuencia, debe variarse el voltaje aplicado al motor para evitar la

saturación del flujo magnético con una elevación de la corriente que

dañaría el motor, esto se realiza automáticamente por el cambio de

frecuencia.

Los Microcontroladores son una herramienta muy poderosa en el

diseño de aplicaciones que llama la atención por su reducido tamaño, bajo

costo y características técnicas que los hacen altamente aplicables. En el

presente proyecto la inclusión del microcontrolador PIC 16F877, resulta

adecuado por sus magníficas prestaciones, que constituyen un gran

atractivo para el desarrollo del proyecto en cuestión.

Es por esta razón, que los autores pretenden realizar un control

electrónico de un variador de frecuencia para un motor AC, para a través

de éste, controlar parámetros como velocidad, sentido de giro y frenado,

localmente desde un módulo electrónico o en forma remota a través de una

PC del motor AC, con lo que se asemejaría a tener un sistema de control

SCADA2, el cuál puede utilizarse para fines de investigación en el

laboratorio.

De igual manera, existen procesos en los cuales el ambiente en el

que se desarrolla puede ser inaccesible ya sea por la presencia de agentes

como el ruido, gases, ácidos, etc, el motor de todas maneras no debe ser

sustituido, entonces es imprescindible establecer un control por mando

remoto dada la situación física incómoda especialmente para el operario.

Por lo que estableciendo una comunicación vía RS-232 entre un PIC y la

PC y utilizando para ello la plataforma de desarrollo LabVIEW 3, que es un

software que brinda muchas ventajas y facilidades de programación,

resulta ser el indicado para poder cumplir con el fin de esta etapa del

2 Supervisión Control y Adquisición de Datos 3 Software de programación gráfica


proyecto, permitiendo la visualización, monitoreo y el control del variador

de frecuencia y de éste al motor AC.

En la actualidad se cuenta con una tecnología en lo que respecta a

elementos electrónicos tales como microcontroladores, circuitos integrados,

LCD´s4, conjuntamente con un computador facilitan el desarrollo de una

aplicación. Se pretende aprovechar al máximo estas herramientas de

hardware disponibles en el mercado a fin de construir un módulo que sea

de fácil interpretación para cualquier individuo y de esta manera no

constituya un inconveniente el hecho de adquirir conocimientos muy

profundos de la Electrónica para operar la presente aplicación.

Al disponer las variables físicas y eléctricas que se relacionan con

un motor, se pretende también representarlas en forma gráfica, esto

ayudará a una mejor comprensión de las curvas características que el

fabricante del motor las puede suministrar, para establecer un análisis de

resultados y formulación de las respectivas conclusiones, haciendo las

comparaciones y contrastaciones pertinentes.

En resumen, el proyecto demandará el análisis e investigaciones del

caso en los siguientes aspectos:

– Control electrónico de un variador de frecuencia.

– Utilización de los recursos disponibles en un microcontrolador PIC

16F877 tales como interrupciones, puertos I/O, comunicación serial,

generación de PWM, etc.

– Manejo de un Visualizador de Cristal Líquido LCD.

– Manejo de un teclado como dispositivo de entrada de datos al PIC.

– Comunicación serial empleando LabVIEW.

– Software de desarrollo de las Interfaces Gráficas empleando LabVIEW.

4 Visualizadores Cristal Líquido, ver www.datex-ohmeda.es/aula-

bioingenieria/numero8/Tecnologia_LCD.htm


1.8 Variadores de Frecuencia

1.8.1 Generalidades.

Está demostrado que el método más eficiente para el control de la

velocidad de un motor eléctrico asíncrono es por medio de la variación de

frecuencia y por lo tanto utilizando un Variador de Frecuencia. Además de su

eficiencia, se puede nombrar otras ventajas de los Variadores de Frecuencia:

economizan, puesto que no requieren de motores especiales; son más eficientes

y más precisos; y además prolongan la vida útil del motor al evitar vibraciones.

Los variadores de frecuencia están compuestos por :

Etapa Rectificadora. Convierte la tensión alterna en continua mediante

rectificadores de diodos, tiristores, etc.

Etapa intermedia. Filtro para suavizar la tensión rectificada y reducir la

emisión de armónicos.

Inversor o "Inverter". Convierte la tensión continua en otra de tensión

y frecuencia variable mediante la generación de pulsos. Actualmente se

emplean IGBT´s (Isolated Gate Bipolar Transistors) para generar los

pulsos controlados de tensión. Los equipos más modernos utilizan

IGBT´s inteligentes que incorporan un microprocesador con todas las

protecciones por sobrecorriente, sobretensión, baja tensión,

cortocircuitos, puesta a masa del motor, sobretemperaturas, etc.

Etapa de control. Esta etapa controla los IGBT para generar los pulsos

variables de tensión y frecuencia. Y además controla los parámetros

externos en general, etc.

Los variadores más utilizados, utilizan modulación PWM (Modulación de

Ancho de Pulsos) y usan en la etapa rectificadora puente de diodos rectificadores.

En la etapa intermedia se usan condensadores y bobinas para disminuir las

armónicas y mejorar el factor de potencia. Los fabricantes que utilizan bobinas en


la línea, en lugar del circuito intermedio tienen la desventaja de ocupar más

espacio y disminuir la eficiencia del variador.

El Inversor o Inverter convierte la tensión continua de la etapa intermedia

en una tensión de frecuencia y tensión variables. Los IGBT envían pulsos de

duración variable y se obtiene una corriente casi senoidal en el motor.

La frecuencia portadora de los IGBT se encuentra entre 2 a 16kHz. Una

portadora con alta frecuencia reduce el ruido acústico del motor pero disminuye el

rendimiento del motor y la longitud permisible del cable hacia el motor. Por otra

parte, los IGBT´s generan mayor calor.

Las señales de control para arranque, parada y variación de velocidad

(potenciómetro o señales externas de referencia) deben estar aisladas

galvánicamente para evitar daños en sensores o controles y evitar ruidos en la

etapa de control.

Los variadores de frecuencia tienen sus principales aplicaciones en los

siguientes tipos de máquinas:

Transportadoras.

Bombas y ventiladores centrífugos.

Bombas de desplazamiento positivo.

Ascensores y elevadores.

Extrusoras.

Centrífugas.

Prensas mecánicas y balancines.

Máquinas textiles.

Compresores de aire.

Pozos petroleros.

Otras aplicaciones: Elevadores de cangilones, transportadores

helicoidales, continuas de papel, máquinas herramientas, máquinas

para soldadura, pantógrafos, máquinas para vidrios, fulones de


curtiembres, secaderos de tabaco, clasificadoras de frutas,

conformadoras de cables, trefiladoras de caños, laminadoras,

mezcladoras, trefiladoras de perfiles de aluminio, cable, etc, trituradoras

de minerales, trapiches de caña de azúcar, balanceadoras, molinos

harineros, hornos giratorios de cemento, hornos de industrias

alimenticias, puentes grúa, bancos de prueba, secadores industriales,

tapadoras de envases, agitadores, cardeadoras, dosificadoras,

dispersores, reactores, pailas, lavadoras industriales, lustradoras,

molinos rotativos, pulidoras, fresas, bobinadoras y desbobinadoras,

arenadoras, separadores, vibradores, cribas, locomotoras, vehículos

eléctricos, escaleras mecánicas, aire acondicionado, portones

automáticos, plataformas móviles, tornillos sin fin, válvulas rotativas,

calandras, tejedoras, chipeadoras, extractores, posicionadores, etc.

Entre las Industrias que utilizan variadores de frecuencia se tiene:

Metalúrgicas

Alimenticias

Construcción

Automovilísticas

Plásticos

Papeleras

Cueros

Químicas

Petroleras

Textiles

Madereras

Caucho

Otras: Aeronáuticas, tabacaleras, vidrio, aguas sanitarias, cerealeras,

universidades, empresas de ingeniería, minería, acerías, agropecuarias,

preparadores de vehículos de competición, etc.


De ello se deduce que la electrónica digital al presentar una facilidad en el

acople e interconexión con el Variador de Frecuencia, permiten desarrollar un

sistema de control electrónico. Los controles de motores eléctricos fueron

desarrollados para controlar la operación de los mismos. Un controlador de un

motor está en la capacidad de monitorear y controlar las acciones del motor.

1.8.2 Métodos de Control de Velocidad.

Los métodos de control de velocidad son variados, dependiendo de los

parámetros a variar, a continuación se presenta algunos métodos.

1.2.2.1 Modulación por Ancho de Pulso PWM.

Un Método de Control de velocidad es la Modulación por Ancho de Pulso

PWM, técnica utilizada en áreas como las Telecomunicaciones y Sistemas de

Control en donde permiten el desarrollo de aplicaciones como control de

temperatura, control de servos. La técnica consiste en un tren de pulsos a

frecuencia fija a los cuales se les varía sus anchos. Las características que

definen una señal PWM son dos: Ciclo de Trabajo y la Frecuencia.

El ciclo de trabajo es el tiempo, representado en porcentaje, que la señal

esta "alta" (nivel lógico "1"), o lo que es lo mismo, el tiempo que la salida

permanece encendida. La Frecuencia del tren de pulsos se define en función de

la aplicación condicionada por tiempos de respuesta, rango útil de los pulsos, etc.

Lo que hace un controlador PWM, es conmutar la alimentación del motor a

alta velocidad entregando una serie de pulsos. El control de la velocidad del motor

se obtiene variando (modulando) el ancho de los pulsos, de esta manera se logra

tener un control al voltaje aplicado en el motor AC.

1.2.2.2 Ajuste de la Frecuencia de Alimentación.

Mediante el ajuste de la frecuencia de alimentación y el voltaje de

alimentación que es suministrada al motor a inducción, se ajusta la velocidad

sincrónica del motor. Esto brinda un aumento en la familia de curvas torque vs

velocidad del motor (figura 1.1).


Figura 1.1. Curvas de Torque vs Velocidad Variando la Frecuencia

1.2.2.3 Generación de Voltaje/Frecuencia (V/Hz) Constante.

Figura 1.2.1. Circuito Equivalente Completo Figura 1.2.2. Circuito Equivalente

Simplificado

Figura 1.2. Circuito Equivalente de un Motor a Inducción de Fase

5Con respecto a la figura 1.2.1. es el circuito equivalente completo de una

fase de un motor a inducción jaula de ardilla. Estudiando este circuito, se pueden

entender las características de salida requeridas de un controlador de frecuencia

variable. En la figura mencionada:

Lis = Inductancia de fuga del estator – debida a un imperfecto acoplamiento

magnético entre los bobinados adyacentes del estator

Rs = Resistencia del bobinado del estator – debida a la resistencia del hilo

de cobre – causa de pérdidas de estator

5 Principios de los Controladores de Motores a Inducción. Lisjak Leandro


Lm = Inductancia de magnetismo del estator – aumenta al campo rotatorio

del estator

Llr = Inductancia de fuga del rotor – debida a un imperfecto acoplamiento

magnético entre barras adyacentes del rotor

Rr = Resistencia del rotor – debida a la resistencia de las barras del rotor

1 - S

RL = -------- x RT = Resistencia de carga equivalente, cambia con el

S deslizamiento del motor.

El circuito puede ser simplificado ignorando las inductancias de fuga y

combinando Rr con RL. Esto se indica en la figura 1.2.2. Cabe destacar que

existen dos caminos paralelos para la corriente del motor en este circuito

equivalente.

Un camino es la corriente de carga (IR). Esta corriente es “real” y fluye

hacia el rotor. Esta corriente y el deslizamiento del motor aumentan con el

incremento de carga del motor.

El otro camino es la corriente de magnetismo (IM), y fluye hacia el estator.

Esta corriente es “imaginaria” (está retrasada 90º de la corriente real). La corriente

de magnetismo determina el flujo en el motor. Es el resultado del entrehierro entre

el rotor y el estator. Esta corriente debería mantenerse esencialmente constante a

medida que la carga es variada.

Figura 1.3.1. Carga Completa Figura 1.3.2. Carga Media

Figura 1.3. Diagrama Vectorial de la Corriente del Motor


La Figura 1.3 ilustra estos componentes de corriente como vectores. Note

como con carga en incremento, el ángulo de factor de potencia entre la

corriente total IT y la corriente de carga IR se reduce, mejorando así el factor de

potencia del motor. También la corriente de magnetismo IM se mantiene

constante, con respeto de la carga. Esta corriente de magnetismo es la que

genera el campo magnético del estator, afectando así la capacidad de generación

de torque del motor.

La magnitud de esta corriente de magnetismo puede ser calculada,

mediante la siguiente ecuación:

Donde:

V = Tensión de alimentación

f = Frecuencia de alimentación

L = Inductancia de magnetismo del estator

De esto, se puede observar que si la frecuencia de alimentación es

reducida, se reduce la tensión, entonces la corriente de magnetismo se

incrementará inversamente con la frecuencia.

Este efecto causará que el motor se sature magnéticamente, a menos que

la tensión suministrada al motor sea reducida con la frecuencia.

Entonces, en un controlador de velocidad electrónico, la tensión de

alimentación al motor debe ser ajustada en proporción con la frecuencia, para

mantener la corriente en el camino de magnetismo constante.


Figura 1.4 Tensión de Salida vs Frecuencia para Controladores de Motor de

Frecuencia Variable.

Con respecto a la figura 1.4. En el controlador de velocidad, a medida que

la frecuencia es ajustada de 0 a 60 Hz, la salida de tensión es ajustada de 0 a

100% (p. ej. 0 a 400 Vca); esto asegura condiciones de flujo para el motor

aparentemente constantes. Esto se conoce como mantenimiento de un valor de

tensión-frecuencia constante.

Se observa que la frecuencia puede ser incrementada más allá de los 60

Hz. Así la velocidad del motor puede ser aumentada. Sin embargo, la tensión al

motor no puede ser incrementada más allá del 100%, debido a la tensión de

alimentación limitada. De esta manera, encima de 60 Hz, el valor tensión-

frecuencia se reduce, reduciendo así el flujo en el motor. Esto reduce el torque

total del motor disponible a velocidades por encima de 60 Hz. Esto es conocido

como debilitamiento de campo.

1.2.2.4 Modulación Del Espacio Vectorial.

Una onda senoidal de tres fases puede ser representada como un conjunto

de tres vectores rotatorios (fasores). La velocidad de rotación (revs/seg) se

relaciona directamente con la frecuencia, las posiciones vectoriales instantáneas

se relacionan con el punto en el ciclo y el largo del vector representa la magnitud

de tensión o corriente que está siendo representada.

En la figura 1.5 se presenta la tensión de fase (línea a neutro), es

representada por las longitudes VA-N, VB-N, VC-N, mientras que la tensión de

línea es representada por las distancias entre las puntas de flecha. (VA-VB, VB-

VC, VC-VA).


Figura 1.5 Vectores Sinusoidales de Tres Fases

1.8.3 Control electrónico de Motores AC.

La Electrónica de Control en un Controlador de Velocidad de Motor de CA

es el “Cerebro” del controlador. En su forma básica, realiza las siguientes

funciones:

Acepta una señal de Demanda de Velocidad (0 a 10V o 4 a 20mA)

Acepta controles de usuario: marcha, parada, inversa, reset, etc.

Genera formas de onda moduladas en espacio vectorial. Esto lleva a

los contactos del inversor a proveer la correcta frecuencia y tensión de

salida para usar el motor a la velocidad demandada.

Monitorea la corriente del motor para suplir al motor y al controlador de

protección contra sobrecargas.

Provee ajustes dependientes de la aplicación: rampas de aceleración y

desaceleración, velocidades mínima y máxima, niveles de refuerzo y

sobrecarga del motor, etc.

Provee estado de las salidas. Por ejemplo: corriente del motor,

frecuencia de control, arranque, funcionamiento, indicación de falla.

En la figura 1.6 se presenta un Arrancador Electrónico de Tensión

Reducida, tiene tres pares de SCRs en inverso paralelo, un par en cada línea

entre la alimentación de tres fases y el motor de tres fases.


Estos SCRs tienen la fase controlada por los pulsos de disparo de la

Electrónica de Control de la PCB. Estos pulsos de control están dirigidos a cada

uno de los seis SCRs por un transformador de pulsos u opto-acoplador, para dar

aislación galvánica entre la Electrónica de Control y los circuitos de potencia. De

esta manera el motor puede ser arrancado y parado, y la tensión en el motor

puede ser controlada automáticamente.

Figura 1.6 Configuración del Circuito de un Arrancador Electrónico de Tensión Reducida

1.2.3.1 Diagrama en Bloques de un Driver de Ca

En la figura 1.7 se muestra un diagrama en bloques simplificado de un

Drive de CA. Una red de tres fases alimenta la entrada. Aquí es rectificada a CC y

filtrada por un filtro L-C. Este “Bus de CC” alimenta un puente inversor de tres

fases, donde es convertida nuevamente a una forma de onda de CA de tres fases,

pero a la tensión y frecuencia necesarias para funcionar el motor a la velocidad

deseada.


Figura 1.7 Diagrama en Bloques del Drive de CA

1.2.3.2 Controladores Vectoriales a Lazo Abierto

Un controlador vectorial de flujo a lazo abierto (también llamado controlador

vectorial sin encoder) controla la velocidad de un motor a inducción usando

técnicas similares a las del Microvector, para sintetizar las corrientes del estator

para entregar el torque requerido del motor. Sin embargo no se requiere un

encoder de eje en el motor. El resultado es un controlador de motor a inducción

que tiene un cercano desempeño vectorial (tanto en respuesta de velocidad como

en capacidad de torque a baja velocidad) pero sin el problema de tener que

conectar un encoder de eje en el motor, es decir sin realimentar la señal de

velocidad.

La posición del motor es estimada midiendo la tensión en los terminales del

motor y aplicando una transformación matemática. Tal controlador requiere un

microprocesador muy poderoso para manejar rutinas matemáticas extras en el

corto ciclo de tiempo requerido.

El control vectorial a lazo abierto está en sus inicios, por lo que no se

puede mostrar algún grafico, se puede decir que será probablemente el modo de

control del futuro.

1.3 Características Generales de los Microcontroladores PIC

1.3.1 Introducción

Desde la invención del circuito integrado, el desarrollo constante de la

electrónica digital ha dado lugar a dispositivos cada vez más complejos. Entre


ellos los microprocesadores y los microcontroladores, los cuales son básicos en

las carreras de ingeniería electrónica.

Se pretende explicar conceptos que ya han sido probados y aceptados,

considerando que su vigencia se mantendrá en un periodo mas o menos largo.

Esta limitación no se considera importante, ya que si se comprende a fondo un

microcontrolador, los demás pueden aprenderse con facilidad partiendo de la

estructura del primero. Además, el estudio de un microcontrolador particular

elimina la posibilidad de una presentación superficial o confusa y permite al

usuario enfrentarse a problemas reales en la práctica.

Para estar al tanto de las innovaciones se recomienda que el usuario se

mantenga en contacto con la pagina electrónica de Microchip Technology,

http://www.microchip.com, solo así podrá obtener un conocimiento completo y

actualizado, tanto de los aspectos que aquí se tratan, como de los nuevos que

vayan surgiendo.

La forma de estructurar los temas responde a la experiencia de que, para el

usuario que por primera ocasión estudia microcontroladores, resulta más sencillo

aprender primero lo referente a la construcción interna del dispositivo y la

arquitectura general de los microcontroladores y una vez dominada pasar

entonces a los detalles electrónicos de la circuiteria y la programación.

A diferencia del procesamiento de aplicaciones, tal es el caso de las PC‟s y

Estaciones de Trabajo, el control de los elementos mediante computo requiere

que existan dispositivos de control dentro de las aplicaciones. Al usuario del

producto solo le interesa qué es lo que necesita saber para utilizar la interfaz que

se le presente (keypad, teclados, comandos), siempre y cuando funcione y/o

cumpla con sus expectativas y objetivos. En muy pocas ocasiones el usuario final

conoce (o le interesa conocer) que sistema de control es el que se encuentra

incrustado en su aplicación (a diferencia de las personas que adquieren una PC,

que se preocupa del tipo de procesador, memoria, velocidad de reloj, etc.).

Así es que, de cualquier forma, es vital para la mayoría de los diseñadores

de aplicaciones con elementos de control dentro de ellas, seleccionar los


dispositivos y las compañías más indicadas de controladores. Los productos de

control incrustado se encuentran en la mayoría de los sectores del mercado:

sector comercial, consumibles, periféricos de computadoras, telecomunicaciones

(incluyendo los productos de telecomunicación personal de emergencia),

automotriz e industrial. La mayoría de los productos de control incrustado deben

satisfacer requerimientos especiales: eficiencia, bajo costo, baja potencia y un alto

nivel de integración en los sistemas.

1.3.2 Microcontrolador 16F877.

El microcontrolador 16F877 pertenece a la gama alta, estos dispositivos

responden a microcontroladores de arquitectura abierta pudiéndose expansionar

en el exterior al poder sacar los buses de datos, direcciones y control. Así se

pueden configurar sistemas similares a los que utilizan los microprocesadores

convencionales, siendo capaces de ampliar la configuración interna del PIC

añadiendo nuevos dispositivos de memoria y de E/S externas. Esta facultad

obliga a estos componentes a tener un elevado número de pines comprendido

entre 40 y 44. Admiten interrupciones, poseen puerto serie, varios temporizadores

y mayores capacidades de memoria, que alcanza los 8 k palabras en la memoria

de instrucciones y 454 bytes en la memoria de datos.

Los microcontroladores de la gama alta reúnen las prestaciones más

completas a un precio muy competitivo. Disponen de comparadores analógicos,

convertidores Analógicos/Digitales (CAD) de 8 bits, circuito de

Captura/Comparación, Interfaz serie sincrono SP/I2 de 2, 3 o 4 hilos, Interfaz serie

asíncrono SCI de 8 o 9 bits, PWM para manipular impulsos de 8 o 10 bits con

modulación de anchura y PSP, que consiste en un Puerto paralelo esclavo que

proporciona la conexión con otros microprocesadores. Además, estos recursos se

distribuyen eficazmente entre los diversos modelos para que el usuario disponga

de un gran abanico de posibilidades para optimizar su elección.

Todos los dispositivos de esta gama disponen de reset automático al

conectar la alimentación, reset ante el fallo de la alimentación, Perro guardián,

Código de Protección opcional y líneas de E/S digitales de alta corriente.


En la figura 1.8 se presenta la distribución de los pines del

Microcontrolador PIC 16F877.

Figura 1.8 Descripción pines Microcontrolador PIC 16F877

1.3.2.1 Detalle de pines de un PIC de 40 pines

A continuación se detalla los pines de un PIC de 40 pines:

RA0 → An0 Entrada analógica 0


RA2 → Entrada Digital 0




RE0 → Ck LCD

RE1 → Data LCD

RE2 → Strobe LCD

RB0 → Keyboard Input (RS232 TTL, Int0)

RB1 → Entrada Digital 7 (Int1 18FXXX)

RB2 → Salida Digital 8 / (Entrada) RX Rs232 (Int2 18FXXX)


RB3 → Salida Digital 9 / (Out) TX Rs232

RB4 → Salida Digital t 10 / (Salida) RTS Rs232 JP6=ON

RB5 → Salida Digital t 11 / (Entrada) CTS Rs232 JP7=ON

RB6 → Salida Digital 12 / ICP

RB7 → Salida Digital 13 / ICP

RC0 → Entrada Digital 3



RC3 → SCL I2C (Serial Clock)

RC4 → SDA I2C (Serial Data)

RC5 → CTS COM1 (Enable RX RS485) / Digital Output 7 (JP5=ON sin chip

485)

RC6 → TX COM1 (RS485)

RC7 → RX COM1 (RS485)

RD0 → Digital Output 0 / Buzzer

RD1 → Salida Digital 1






RD7 → RTS COM1 RS485(JP4=OFF) / Entrada Digital 6 (JP4=ON, sin chip

485)

1.3.2.2 Descripción de Pines para la programación del PIC 16F877

En la tabla 1.1 se indica la descripción de pines para la programación del

Microcontrolador PIC 16F877.

Tabla. 1.1. Descripción de Pines para la programación del Microcontrolador PIC 16F877


1.3.2.3 Características de Microcontroladores PIC de 40 pines

A continuación en la tabla 1.2 se indica las características de

Microcontroladores PIC de 40 pines.

Tabla. 1.2. Características de Microcontroladores PIC de 40 pines

1.3.3 Lenguaje Ensamblador.

Si se desea realizar la programación de los microcontroladores PIC en un

lenguaje como el C, es preciso utilizar un compilador de C.

Dicho compilador genera ficheros en formato Intel-hexadedimal, que es el

necesario para programar (utilizando un programador de PIC) un microcontrolador

de 6, 8, 18 ó 40 pines.

El compilador de C que se va a utilizar es el PCW de la casa CCS Inc. A su

vez, el compilador se integrara en un entorno de desarrollo integrado (IDE) que va

a permitir desarrollar todas y cada una de las fases que se compone un proyecto,

desde la edición hasta la compilación pasando por la depuración de errores. La

última fase, a excepción de la depuración y retoques hardware finales, será

programar el PIC.


Al igual que el compilador de Turbo C, éste "traduce" el código C del

archivo fuente (.C) a lenguaje máquina para los microcontroladores PIC,

generando así un archivo en formato hexadecimal (.HEX).

A continuación se presenta el conjunto de las instrucciones en

Ensamblador para el microcontrolador (tabla 1.3).

CONJUNTO DE INSTRUCCIONES

OPERACIONES ORIENTADAS A REGÍSTR OS

11-6 (5) (4-0)

CÓDIGO DE OPERACIÓN

d

f (REGISTRO N

d = 0 si el destino es W

d = 1 si el destino es el registro

binario

Hex

Nombre

Ñame

Nemóni

Opera

Operación

Estados

ca ndos

afectados

0001 11df ffff

1Cf

Suma W y f

Add W and f

ADDWF

f,d

W+f -> d

C,.DC,.Z

0001 01df ffff

14f

AND entre W y f

AND W and f

ANDWF

f.d

W & f ->d

Z

0000 011f ffff

06f

Limpia f

Clear f

CLRF

f

0 -> f

Z

0000 0100 0000

040

Limpia W

Clear W

CLRW

-

0 -> W

Z

0010 01df ffff

24f

Complementa f

Complement f

CONF

f.d

f -» d

Z

0000 11df ffff

OCf

Decrementa f

Decrement f

DECF

f.d

f - 1 -> d

Z

0010 11df ffff

2Cf

Dec f, salta si cero

Decrement f, skip if zero

DECFS;

f.d

f - 1 -> d, salta si cero

None

0010 10df ffff

28f

Incrementa f

Increment f

INCF

f.d

f +1-» d

Z

0011 11df ffff

3Cf

Inc f, salta si cero

Increment f.skip If zero

INCFSZ

f,d

f + 1 -> d, salta si cero

None

0001 OOdf ffff

10f

Or inclusiva entre Wyf

Inclusive OR W and f

IORWF

f.d

W v f -» d

Z

0010 OOdf ffff

20f

Mueve f

Move f

MOVF

f.d

f -> d

Z

0000 001f ffff

02f

Mueve W a f

Move W to f

MOVWF

f

W -> f

None

0000 0000 0000

000

No operación

No operation

NOP

-

-

None

0011 01df ffff

34f

Rota a la izquierda f

Rotate left f

RLF

f.d

f(n) -> d(n+1), C -> d(0), f(7) ->C

C

0011 OOdf ffff

30f

Rota a la derecha f

Pótate right f

RRF

f.d

f(n) -> d(n-1), C -> d(7), f(0) -> C

C

0000 10df ffff

08f

Resta W de f

Substract W from f

SUBWF

f.d

f - W -> d (f+W+1 ->d)

C.DC.Z

0011 10df ffff

38f

Intercambia mitades de

Swap halves f

SWAPF

f.d

f(0-3) -> f(4-7) -> d

None

0001 10df ffff

18f

Or exclusiva e ntre W y f

Exclusive OR W and f

XORWF

f.d

W + f -> d

Z

OPERACIONES ORIENTADAS A BITS

11 -8

(7-5) (4-0)


d | f( REGISTRO N)

0100 bbbf ffff

4bf

Limpia bit f

Bit CleaJf

BCF

f,b

0 -> f (b)

None

0101 bbbf ffff

5bf

Activa bit f

Bit Setf

BSF

f.b

1 -» f (b)

None

0110 bbbf ffff

6bf

Probar bit f, salta si cero

Bit Test f, skip if clear

BTFSC

f.b

prba bit (b) en reg. (0: salta si cero

None

0111 bbbf ffff

7bf

Probar bit f. salta si uno

Bit Test f, skip if set

BTFSS

f,b

prba bit (b) en reg. (f): salta si uno

None

OPERACIONES ORIENTADAS A BITS

(11-8) (7-0)


d | f (REGISTRO N

1110 kkkk kkkk

Ekk

And entre W y un literal

AND literal and W

ANDLW

k

k&W -> W

1001 kkkk kkkk

9kk

Llama subrutjna

Cali suroutine

CALL

k

PC+1 -> Stach.k -> PC

0000 0000 0100

004

Limpia Watchdog

Clear Watchdog timer

CLRWO

-

0 -> WDT (y prescalador)

101k kkkk kkkk

Akk

Salta a dirección

Go To address (k is 9 b)

GOTO

k

k -> PC (9bits)

1101 kkkk kkkk

Dkk

Or Inc. Entre W y literal

Incl. OR literal andW

IORLW

k

k v W -> W

1100 kkkk kkkk

Ckk

Mueve literal a W

Move literal to W

MOVLW

k

k -> W

0000 0000 0010

002

Carga registro OPTION

Load OPTION register

OPTION

-

W -> Registro OPTION


1000 kkkk kkkk

8kk

Retorna, carga literal en

Return, place literal in V

RETLW

k

Ir + W, pila -> PC

0000 0000 0011

003

Va modo de espera

Go into standby mode

SLEEP

-

0 -> WDT, detiene oscilador

0000 0000 0fff

OOf

Configura puerto

Tristate port f

TRIS

f

W –> control I/O del registro f

1111 kkkk kkkk

Fkk

OR excl. Entre literal y W

Excl.OR literal and W

XORLW

k

k W -> W

Tabla. 1.3. Conjunto de instrucciones

1.3.4 Sistema de Adquisición de Datos.

La placa base para PIC 16F877 contiene Sistemas de adquisición de datos,

almacenamiento, procesamiento y comunicaciones con aplicaciones de PC. Al

disponer de reloj de tiempo real y memoria EEPROM, la placa base para PIC

16F877 puede ser usado como un sistema de adquisición de datos autónomo.

El reloj de tiempo real es el HT1380. Este RTC opera en base a un cristal

de 32768 Hz y permite llevar la hora, minutos, segundos, día, mes y año actual.

Para su uso se requiere de la librería ht1380.h

La memoria serie EEPROM del tipo 24LC16 de 16Kbits de capacidad

(2Kbytes) que permite almacenar información de forma no volátil. Para mayor

capacidad se puede reemplazar esta memoria por una de mayor capacidad como

las 24LC256 de 256Kbits (32Kbytes). Para utilizar dicha memoria se requiere la

inclusión de la librería correspondiente denominada 2416.h

La adquisición de datos será por las entradas analógicas del PIC y por el

puerto de comunicaciones RS232.

Para el caso de entradas analógicas del PIC, se lee un canal analógico y el

valor se almacena en la dirección x0, mediante el conversor A/D del PIC.

El conversor A/D del PIC es de 10 bits. Esto significa que entrega valores

entre 0 y 1023. (Nota: 2 elevado a la 10 es 1024).

Cuando recibe 0V ..... x0 vale 0

Cuando recibe 5V...... x0 vale 1023


Como se puede ver no es posible utilizar una variable tipo INT (0 a 255) ya

que no soporta valores de 0 a 1023. Es por ello que se debe usar una tipo LONG

(0 a 65535).

Las Entradas Analógicas del PIC 16F877 son las siguientes:

Entrada Analógica 0. Conectado al RA0 y habilitado como AN0. Canal

analógico 0.


analógico 1.


analógico 3.

Pin4: GND

En los microcontroladores PIC la configuración de los canales analógicos

están configurados de tal forma que para habilitar solamente 3 canales analógicos

se deben utilizar las entradas 0,1 y 3. Es por ello que el AN2 no se utiliza.

En el caso de adquisición de datos por el puerto RS232 se utiliza para

capturar datos provenientes desde el puerto serie de la PC.

1.3.5 Transmisión de Información.

La Placa Base para PIC 16F877 posee un puerto de comunicaciones

RS232 accesible mediante un conector DB9 hembra. Se conecta al puerto serie

de la PC mediante un cable DB9-DB9 macho-hembra pin a pin.

1.3.5.1 Señalización.

Detrás del conector DB9 se encuentran dos leds:

TX led rojo: Se activa cuando el PIC transmite datos al puerto RS232.

RX led verde: Se activa cuando el PIC recibe datos desde el puerto

RS232.


CHIP MAX232: Debido a que el PIC opera con niveles de tensión TTL (0 Y

5v) y el puerto de comunicaciones RS232 con niveles +-12V se requiere de un

chip que convierta dichos niveles. El MAX232 se encarga de esta función.

Para transmitir datos por este puerto, se debe primero definir en el

encabezamiento del programa (incluido en la plantilla).

//Puerto Rs232

#use rs232(baud=9600, xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,errors,rs232)

Esta definición indica que el puerto se llamará rs232, que operará a una

velocidad de transmisión de 9600 bps (bits por segundo), que los datos salen del

pin RC6 (Tx) y entran por el pin RC7 (Rx) del PIC. Ver en el plano del PIC 16F877

que los pines RC6 y RC7 corresponden a dichas funciones.

Cuando se desea transmitir datos por el puerto serie se debe cargar en la

PC un programa de terminal (como por ejemplo el Hyperterminal) y configurarlo

para operar a la misma velocidad con la que se definió en el puerto RS232 en la

PC, en la figura 1.9 se indica la ventana de propiedades configuración del puerto

serie del PC.

Figura 1.9 Propiedades Configuración Puerto Serie del PC


Transmisión de una cadena de caracteres (String): Indicado entre comillas

dobles:

//Transmitir “Pepe” por el puerto rs232

fputs(“Pepe”,rs232);

Transmisión de un carácter: Indicado entre comillas simples

//Transmitir „A‟

fputc(„A‟,rs232);

Para recibir datos por el puerto serie provenientes del programa de terminal

se debe utilizar:

a=fgetc(rs232); //para recibir de a un carácter por vez

donde a es una variable tipo char previamente definida (Ej char a;)

fgets(trama,rs232); //para recibir un string (terminado con Enter) donde trama

es una variable tipo string previamente definida (Ej char trama[20];)

1.3.6 Otras Particularidades

Todos los componentes de la gama alta responden a la misma arquitectura

básica del procesador interno y de la organización de memoria y disponen del

mismo repertorio de instrucciones. Sus diferencias estriban en la capacidad de la

memoria y la disponibilidad de diferentes periféricos. En general, las aportaciones

realizadas en esta gama con respecto a lo anterior son las siguientes:

1. La longitud del código OP de las instrucciones pasa a ser de 14 bits

frente a los 12 de los PIC16C5X. Este incremento permite manejar

memorias de programa de 4k palabras de 14 bits y memorias de datos de

hasta 192 bytes frente a los 32 que permitían los microcontroladores de la

gama baja.

2. En la gama alta existe la posibilidad de atender interrupciones, tan

necesarias en la aplicaciones en tiempo real. El vector de interrupción se

halla ubicado en la dirección 0004h de la memoria de programa.

3. La Pila aumenta su profundidad hasta ocho niveles.


4. Se añaden cuatro nuevas instrucciones al repertorio de la gama baja:

RETURN, RETFIE, ADDLW y SUBLW. Dos instrucciones, OPTION y TRIS,

se modifican para mantener la compatibilidad.

5. Se ha redefinido la organización de la memoria de datos, que queda

estructurada en bancos de 128 bytes cada uno.

6. Se modifica el registro de estado.

7. El vector de reset se cambia a la posición 0000h.

8. Varia la actuación del reset sobre todos los registros, admitiéndose hasta

cinco tipos diferentes de reset.

9. Es posible salir del modo de Reposo (SLEEP) mediante interrupción.

10. Se añade el registro PCLATH para contener los bits de más peso del

PC, permitiendo manejar la paginación de la memoria. Este cambio obliga

a redefinir la misión de los bits PA2, PA1 y PA0 del Registro de estado.

11. Los registros OPTION y TRIS pueden ser direccionados.

12. Se incluyen dos temporizadores independientes, el que controla el

“start up” y el de “power up”.

13. Las líneas del Puerto B pueden programarse para disponer de carga

“pull up” interna si actúan como entradas y también pueden provocar

interrupciones.

14. El terminal RTCC puede actuar en algunos modelos como una línea

mas del Puerto A(RA4/T0CKI).

15. El registro de FSR actúa completo.


16. Se hace posible la programación del chip dentro del sistema puesto

que para esta operación solo se necesitan cinco pines: VDD, VSS, VPP, RB6

(reloj) y RB7(Entrada o Salida del dato).

17. Surge un nuevo registro denominado PCON, que tiene dos bits para

diferenciar si el reset se ha producido por un fallo en la alimentación

(Brown-Out) o por conexión de la alimentación (Power-On-Reset).

18. Se ha mejorado el sistema de protección de código para actuar solo

sobre las zonas concretas del programa que se seleccionen.

19. Para convertir el código utilizado en los microcontroladores de la gama

baja en código ejecutable para la gama media, se deben tener en cuenta

las siguientes comprobaciones:

– Se deben modificar las operaciones que seleccionaban una página de

la memoria en las instrucciones CALL y GOTO, revisando los valores

de los bits PA2, PA1 y PA0.

– Revisar las operaciones de salto que escribían sobre el PC o le

añadían un valor para asegurarse que se utilizan las páginas

correctas.

– Eliminar los saltos entre los bancos de la memoria de datos.

– Verificar todas las escrituras sobre los Registros de estado, OPTION y

FSR dada su nueva estructura.

– Cambiar el vector de reset a la posición 0000h.

1.4 Dispositivos Para la Visualización de Información

1.4.1 Display’s.

Son dispositivo de ciertos aparatos electrónicos, como los teléfonos y las

calculadoras, destinado a la representación visual de información.

En la figura 1.10 se observa un ejemplo de la estructura de un display muy

básico; al activarse se visualizaría un rectángulo horizontal.


Figura 1.10 Estructura básica de un display

Donde cada una es:

A: Espejo

B: Capa de vidrio con filtro polarizador vertical

C: Electrodo transparente (común)

D: Cristal líquido

E: Capa de vidrio con electrodo transparente ( en forma de rectángulo )

F: Filtro polarizador horizontal

El mecanismo básico de funcionamiento es la luminiscencia de inyección,

que produce radiación visible por un proceso de dos etapas; la inyección de

portadores minoritarios y la recombinación radiactiva.

1.4.2 LCD’s.

La figura 1.11 hace referencia a la interfaz LCD-Síncrono. Esta

especialmente desarrollado para aplicaciones con microcontroladores PIC.

Esta basado en display‟s LCD estándares de 2x16 caracteres pero con la

particularidad de permitir una rápida implementación y un muy bajo requerimiento

de líneas de puerto del microcontrolador.

Normalmente para utilizar un LCD se requieren de 4 u 8 líneas de datos, 2

o 3 líneas de control y 1 línea más si se requiere activar la luz del display.


Figura 1.11 Interfaz de display LCD sincrónico

Esto da un total de entre 6 y 12 líneas requeridas para operar un LCD con

un microcontrolador. Además, es necesaria la implementación de rutinas

especiales para su operación.

El LCD-Sinc soluciona todos estos aspectos de una forma muy eficiente.

Por un lado, el LCD-Sinc puede ser operado con solo 3 líneas, de las cuales 2 de

ellas no son necesariamente exclusivas del Interfaz. Además, las librerías en „C‟

provistas con la interfase, lo hacen un dispositivo de uso inmediato sin requerir de

programación alguna.

1.4.2.1 Aplicaciones.

Este interfaz permite al usuario diseñador de sistemas microprocesador

disponer de forma inmediata de un dispositivo alfanumérico de visualización de

información con un muy bajo requerimiento de hardware de parte del

microcontrolador.

Normalmente en las aplicaciones de control industrial se requiere la

implementación de sistemas operativos que permitan el interfaz hombre-máquina.

En estos casos el módulo de display LCD-Sinc cumple perfectamente bien

esta función.


1.4.2.2 Puesta en servicio.

Para hacer funcionar el interfaz se debe disponer de la librería 6lcdser.h la

cual debe incluirse en la compilación del programa del usuario.

La configuración de la librería se realiza de forma muy sencilla. En su

encabezamiento se definen los puertos que comandarán las líneas de CK, DATA

y STROBE. De acuerdo con el hardware, deberá asignar a cada una de estas

líneas de control el puerto del PIC en donde desee conectarla.

1.5 Dispositivos para el Ingreso de Información

1.5.1 Teclado numérico serie RS232-TTL

Figura 1.12 Teclado numérico serie RS232-TTL

Como se observa en la figura 1.12, un teclado especialmente desarrollado

para aplicaciones con microcontroladores PIC.

Esta constituido por una matriz de 16 pulsadores indicados con los

números 0 a 9 mas 4 pulsadores de función F1, F2, F3 y F4 las cuales también

tienen indicaciones de 4 flechas: arriba, abajo, izquierda y derecha, y además

cuenta con una tecla de ESC o * y otra de ENTER o # La lógica del interfaz esta

comandada por un PIC16F84, el cual se encarga de todo el procesamiento del

interfaz.

6 Librerias de programación, Interfaz de display LCD sincrónico en el Anexo II


A diferencia de otros teclados que para conectarlos a un microcontrolador

requieren del uso de muchas de sus líneas de puerto, el teclado numérico serie se

conecta a un sistema microprocesado con solo una línea. A lo sumo puede llegar

a requerir de dos.

La información del pulsador presionado es transmitida por el interfaz en

formato RS232 con niveles TTL (0 y 5V) a 9600 bps.



disponer de forma inmediata de un dispositivo de entrada de datos numéricos con

un muy bajo requerimiento de hardware de parte del microcontrolador.

Normalmente en el diseño de aplicaciones de control industrial se requiere

la implementación de sistemas operativos con un eficiente interfaz hombre-

máquina. Para estos casos es necesario de por lo menos un display y un teclado

de comando.

Este interfaz esta diseñado para ser utilizado en prototipos. Dependiendo

de la aplicación en particular se puede solicitar un teclado más robusto, adecuado

a ser instalado en ambiente industrial. De todas formas, a nivel de diseño del

sistema, el uso de cualquiera de los modelos es totalmente transparente al

programador.

1.5.1.2 Características técnicas principales.

· Alimentación 5V DC

· Protecciones contra inversión de polaridad

· Salida de datos a 9600 bps, 8 bits, sin paridad

1.6 Transductores para Cantidades Eléctricas.

Un transductor es, simplemente, un dispositivo que proporciona una salida

utilizable en respuesta a una magnitud física, propiedad o condición específica

que se desea medir. Generalmente se trata de un dispositivo utilizado para

convertir un fenómeno físico en una señal eléctrica.


Los transductores se conocen con nombres diferentes en las distintas

disciplinas técnicas: sensores (de presión, de fuerza, de temperatura), detectores,

galgas, captadores, sondas, etc.

En el caso de los transductores que proporcionan como salida una señal

eléctrica, se pueden distinguir genéricamente las siguientes partes:

- sensor (o sonda), en contacto con la magnitud física.

- mecanismos auxiliares.

- captador, que proporciona una cierta señal eléctrica.

- preamplificador o acondicionador de la señal.

La descripción de un transductor se basa generalmente en la mayoría o

todas de las consideraciones siguientes:

1) ¿Qué se intenta medir? (magnitud).

2) ¿Cuál es el principio operativo de la porción eléctrica del transductor con

en el que se origina la salida? (principio de transducción).

3) ¿Qué elemento del transductor responde directamente a la magnitud

que se mide? (elemento sensor).

4) ¿Qué prestaciones o ventajas especiales se incorporan en el

transductor?.

5) ¿Cuáles son sus principales características?

rango de operación.

sensibilidad.

compatibilidad ambiental: temperatura, presiones, tamaño,

restricciones de montaje.

robustez.

características eléctricas de la señal de salida.

A partir de la descripción anterior surge una primera clasificación de los

transductores: según el método de transducción o según la variable que son

capaces de medir. A nivel introductorio, parece más apropiada una clasificación

atendiendo al primero de los criterios.


El grupo más importante de transductores es quizás el de parámetro

variable, que se caracterizan por proporcionar una salida relacionada con la

variación de un determinado parámetro eléctrico pasivo, originada a su vez por la

variación del fenómeno físico que se desea medir. Son de gran robustez y

simplicidad de construcción.

Por otra parte se puede definir los transductores llamados activos o

autogeneradores, que son aquéllos que producen una señal eléctrica (sin

necesidad de alimentación externa) cuando son estimulados por alguna forma

física de energía: electromagnéticos, piezoeléctricos, fotovoltaicos,

termoeléctricos. Aquéllos que necesitan de algún elemento adicional en la

transducción, son los transductores pasivos.

1.7 Procesamiento de Datos por medio de LabVIEW

1.7.1 Introducción

LabVIEW es un revolucionario ambiente de desarrollo gráfico con funciones

integradas para realizar adquisición de datos, control de instrumentos, análisis de

mediciones y presentaciones de datos. LabVIEW permite flexibilidad de un

poderoso ambiente de programación sin la complejidad de los ambientes

tradicionales.

Es una herramienta ampliamente empleada por científicos e ingenieros de

todo el mundo para el desarrollo de instrumentos virtuales (VI) ya que engloba

todas las fases del desarrollo de VI bajo un único entorno, permitiendo crear

soluciones multiplataforma de gran rendimiento y vistosidad.

Las ventajas que proporciona el empleo de LabVIEW se resumen en las

siguientes:

Se reduce el tiempo de desarrollo de las aplicaciones al menos de 4 a

10 veces, ya que es muy intuitivo y fácil de aprender.

Dota de gran flexibilidad al sistema, permitiendo cambios y

actualizaciones tanto del hardware como del software.

http://www.ni.com/labview/esa/launchpad.htm


Da la posibilidad a los usuarios de crear soluciones completas y

complejas.

Con un único sistema de desarrollo se integran las funciones de

adquisición, análisis y presentación de datos.

El sistema está dotado de un compilador gráfico para lograr la máxima

velocidad de ejecución posible.

Tiene la posibilidad de incorporar aplicaciones escritas en otros

lenguajes.

LabVIEW es un entorno de programación destinado al desarrollo de

aplicaciones, similar a los sistemas de desarrollo comerciales que utilizan el

lenguaje C o BASIC. Sin embargo, LabVIEW se diferencia de dichos programas

en un importante aspecto: los citados lenguajes de programación se basan en

líneas de texto para crear el código fuente del programa, mientras que LabVIEW

emplea la programación gráfica o lenguaje G para crear programas basados en

diagramas de bloques.

Para el empleo de LabVIEW no se requiere gran experiencia en

programación, ya que se emplean iconos, términos e ideas familiares a científicos

e ingenieros, y se apoya sobre símbolos gráficos en lugar de lenguaje escrito para

construir las aplicaciones. Por ello resulta mucho más intuitivo que el resto de

lenguajes de programación convencionales.

LabVIEW posee extensas librerías de funciones y subrutinas. Además de

las funciones básicas de todo lenguaje de programación, LabVIEW incluye

librerías específicas para la adquisición de datos, control de instrumentación VXI,

GPIB y comunicación serie, análisis presentación y guardado de datos.

LabVIEW también proporciona potentes herramientas que facilitan la

depuración de los programas.

Los programas desarrollados mediante LabVIEW se denominan

Instrumentos Virtuales (VIs), porque su apariencia y funcionamiento imitan los de

un instrumento real. Sin embargo son análogos a las funciones creadas con los


lenguajes de programación convencionales. Los VIs tienen una parte interactiva

con el usuario y otra parte de código fuente, y aceptan parámetros procedentes

de otros VIs.

Todos los VIs tienen un panel frontal y un diagrama de bloques. Las

paletas contienen las opciones que se emplean para crear y modificar los VIs. A

continuación se procederá a realizar una somera descripción de estos conceptos.

1.7.1.1 Panel Frontal.

Se trata de la interfaz gráfica del VI con el usuario. Esta interfaz recoge las

entradas procedentes del usuario y representa las salidas proporcionadas por el

programa. Un panel frontal está formado por una serie de botones, pulsadores,

potenciómetros, gráficos, etc.

Cada uno de ellos puede estar definido como un control (a) o un indicador

(b). Los primeros sirven para introducir parámetros al VI, mientras que los

indicadores se emplean para mostrar los resultados producidos, ya sean datos

adquiridos o resultados de alguna operación, en la figura 1.13 se observa un

ejemplo de panel frontal.

Figura 1.13 Ejemplo de Panel Frontal


1.7.1.2 Diagrama de bloques

El diagrama de bloques constituye el código fuente del VI. En el diagrama

de bloques es donde se realiza la implementación del programa del VI para

controlar o realizar cualquier procesado de las entradas y salidas que se crearon

en el panel frontal.

El diagrama de bloques incluye funciones y estructuras integradas en las

librerías que incorpora LabVIEW. En el lenguaje G las funciones y las estructuras

son nodos elementales. Son análogas a los operadores o librerías de funciones

de los lenguajes convencionales, en la figura 1.13 se observa un ejemplo de un

diagrama de bloques.

Los controles e indicadores que se colocaron previamente en el Panel

Frontal, se materializan en el diagrama de bloques mediante los terminales. En la

figura 1.14 se presenta un ejemplo de lo recién citado:

Figura 1.14 Ejemplo Diagrama de Bloques

(a) Función.

(b) Terminales (control e indicador).

(c) Estructura.

El diagrama de bloques se construye conectando los distintos objetos entre

sí, como si de un circuito se tratara. Los cables unen terminales de entrada y

salida con los objetos correspondientes, y por ellos fluyen los datos.


LabVIEW posee una extensa biblioteca de funciones, entre ellas,

aritméticas, comparaciones, conversiones, funciones de entrada/salida, de

análisis, etc.

Las estructuras, similares a las declaraciones causales y a los bucles en

lenguajes convencionales, ejecutan el código que contienen de forma condicional

o repetitiva (bucle for, while, case,...).

Los cables son las trayectorias que siguen los datos desde su origen hasta

su destino, ya sea una función, una estructura, un terminal, etc. Cada cable tiene

un color o un estilo diferente, lo que diferencia unos tipos de datos de otros.

1.7.1.3 Paletas.

Las paletas de LabVIEW proporcionan las herramientas que se requieren

para crear y modificar tanto el panel frontal como el diagrama de bloques. Existen

las siguientes paletas:

1.7.1.4 Paleta de herramientas (Tools palette)

En la figura 1.15 se observa la paleta de herramientas, esta se emplea

tanto en el panel frontal como en el diagrama de bloques. Contiene las

herramientas necesarias para editar y depurar los objetos tanto del panel frontal

como del diagrama de bloques.

Figura 1.15 Paleta de Herramientas

1.7.1.5 Paleta de controles (Controls palette)


En la figura 1.16 se observa la paleta de controles, esta se utiliza

únicamente en el panel frontal. Contiene todos los controles e indicadores que se

emplearán para crear la interfaz del VI con el usuario.

Figura 1.16 Paleta de Controles

1.7.1.6 Paleta de funciones (functions palette)

En la figura 1.17 se observa la paleta de de funciones, esta se emplea en el

diseño del diagrama de bloques. La paleta de funciones contiene todos los

objetos que se emplean en la implementación del programa del VI, ya sean

funciones aritméticas, de entrada/salida de señales, entrada/salida de datos a

fichero, adquisición de señales, temporizar la ejecución del programa, entre otras.

Figura 1.17 Paleta de Funciones


1.7.2 LabVIEW como Herramienta de Adquisición de Datos.

El objetivo es tener una herramienta para la adquisición de datos, que

permita realizar un muestreo de un voltaje variable en el tiempo a intervalos de

tiempo iguales y con la mayor precisión posible.

Una de las principales características de LabVIEW es su modularidad, es

decir, la capacidad de utilizar bloques funcionales para la definición de la

especificación. LabVIEW permite conectarse a otras aplicaciones mediante un

intercambio de datos como Active X, librerías dinámicas, bases de datos, Excel

y/o a protocolos de comunicación como DataSocket, TCP/IP, UDP, RS-232, entre

otras.

LabVIEW como su nombre lo indica es un lenguaje que se enfoca hacia el

laboratorio, la realización de mediciones y por lo tanto la adquisición y análisis de

datos. Mediante el uso de tarjetas es posible obtener señales análogas o digitales

a partir de una conexión al bus PCI en una computadora, estas tarjetas se

diferencian por el número de muestras por segundo que pueden realizar, por el

número de bits (resolución) y por el numero de canales que manejan.

Por ejemplo, una tarjeta de bajo costo como la PCI-1200 realiza 100KS/s,

con una resolución de 8 bits para 3 puertos digitales de entrada salida y dos de

salida análoga, junto con 12 bits de resolución para 8 canales de entrada

análogos, y puertos de temporización mediante una PIT (8253); la tarjeta esta

conformada por PPIs, una PIT que usa la tarjeta para su programación y otra para

disponibilidad del usuario, una FPGA y conversores digitales a análogo (DAC) y

demás componentes básicos.

La tarjeta se debe programar para definir los niveles de voltaje que debe

manejar y si son bipolares o unipolares. Las características de la tarjeta se

pueden configurar con la herramienta Measurement & Automation, que se

encuentra en el explorador de Windows como un icono principal. Esta herramienta

permite verificar que tarjetas hay instaladas en el computador, esto solo para el

caso de tarjetas de adquisición de datos o de imágenes de Nacional Instruments.

LabVIEW también permite comunicarse con otras tarjetas mediante el puerto


paralelo o serial, utilizando la herramienta LabWindowsCVI de National

Instruments. Con este software se pueden diseñar en C las DLL para el

funcionamiento de las tarjetas, estas DLL se pueden integrar a LabVIEW y a

todas su funcionalidad o creadas desde otros programas clásicos como Visual

Basic o Borland C.

1.7.3 Adquisición de Datos por los Puertos Serie y Paralelo.

1.7.3.1 Manejo del Puerto Serie.

Las comunicaciones serie se utilizan para enviar datos a través de largas

distancias, ya que las comunicaciones en paralelo exigen demasiado cableado

para ser operativas. Los datos serie recibidos desde un módem u otros

dispositivos son convertidos a paralelo gracias a lo cual pueden ser manejados

por el bus del PC.

Los equipos de comunicaciones serie se pueden dividir entre simplex, half-

duplex y full-duplex. Una comunicación serie simplex envía información en una

sola dirección (p.e. una emisora de radio comercial). Half-duplex significa que los

datos pueden ser enviados en ambas direcciones entre dos sistemas, pero en una

sola dirección al mismo tiempo.

En una transmisión full-duplex cada sistema puede enviar y recibir datos al

mismo tiempo.

El puerto serie del PC es compatible con el estándar RS-232C, los PC

modernos utilizan los DB-9 macho. Se puede encontrar uno o más de estos

conectores en el panel posterior del PC. Los voltajes para un nivel lógico alto

están entre -3V y -15V. Un nivel lógico bajo tendrá un voltaje entre +3V y +15V.

Los voltajes más usados son +12V y -12V.

Los parámetros que caracterizan estas comunicaciones son: Velocidad;

paridad; bits de datos y bits de parada. En la literatura sobre el tema es

frecuente expresar estos datos en forma resumida. Por ejemplo: 1200 8 N 1, para


indicar una transmisión de 1200 baudios con 8 bits de datos sin paridad y un bit

de Stop.

Los parámetros anteriores están relacionados con la forma en que se

transmite la información serie. En esta comunicación cada carácter va incluido en

un cuadro ("Frame"); generalmente el comienzo es un bit de inicio (siempre un 1);

después le sigue el dato, que puede ser de 5 a 8 bits de longitud; después puede

haber un bit de control de paridad, y por último un bit final (siempre es un 1) de

longitud variable (el equivalente a 1, 1.5 o 2 bits).

Las señales más utilizadas se listan a continuación:

/DTR (Data-Terminal-Ready): El PC indica al módem que esta encendido y listo

para enviar datos.

/DSR (Data-Set-Ready): El módem indica al PC que esta encendido y listo para

transmitir o recibir datos.

/RTS (Request-To-Send): El PC pone esta señal a 1 cuando tiene un carácter listo

para ser enviado.

/CD (Carrier-Detect): El módem pone esta señal a 1 cuando ha detectado el

ordenador.

/CTS (Clear-To-Send): El módem esta preparado para transmitir datos. El

ordenador empezara a enviar datos al módem.

TxD: El módem recibe datos desde el PC.

RxD: El módem transmite datos al PC.

1.7.3.1.1 Direccionamiento del Puerto Serie.

Hay dos maneras de direccionar el puerto serie, a través de la interrupción

14H de la BIOS y a través de la interrupción 21H del DOS.

La interrupción 14H de la BIOS utiliza cuatro funciones para programar el puerto

serie. Cada función es seleccionada asignando un valor al registro AH del

microprocesador. Las cuatro funciones son listadas a continuación:


Función 00H: Inicializa el puerto serie y selecciona la velocidad, el numero de bits

de datos de inicio y de parada y los parámetros de paridad.

Función 01H: Envía un carácter al puerto serie especificado.

Función 02H: Lee un carácter desde el puerto serie especificado.

Función 003: Devuelve el estado del puerto serie especificado.

Hay varias funciones de la interrupción 21H del DOS relacionadas a la

operación del puerto serie:

Función 03H: Lee un carácter desde el puerto COM1.

Función 04H: Escribe un carácter desde el puerto COM1.

Función 40H: Esta función envía un número de bytes desde un buffer a un

dispositivo especificado.

1.7.3.2 Manejo del puerto paralelo.

En las aplicaciones que involucran el computador y la adquisición de datos

es necesario emplear alguno de los puertos del computador, o bien realizar la

aplicación enfocada a trabajar con una tarjeta de expansión, ya sea de estándar

ISA (casi desaparecido) o bien con tecnología PCI.

Las dos últimas opciones, son completamente posibles pero no se

consideran adecuadas puesto que son tecnologías cambiantes, que obligan a una

renovación del hardware de la aplicación, según sea el caso.

En general el puerto paralelo de cualquier computador personal puede

trabajar en varios modos dependiendo de aspectos como si se trata de entrada y

salida de datos, si se requieren el uso de la memoria del puerto, etc. El modo más

empleado, que además lo poseen todos los computadores sin importar que tan

viejo sea, es el modo estándar o SPP (Standard Paralel Port).

El modo SPP esta diseñado empleando un enfoque en el que el

computador envía datos a través del puerto hacia una impresora y recibe

únicamente algunas señales de control, por lo que el puerto se maneja

empleando tres registros: el de datos, que funciona como salida de datos; el


registro de control, que posee función mixta de entrada y salida; y el de estado

que funciona como entrada.

En la tabla 1.4 se aprecia la distribución de registros con sus

correspondientes pines en el puerto paralelo.

Tabla. 1.4. Distribución de pines del puerto paralelo, se indica a que registro

pertenece cada bit.

Como ya se mencionó, estos pines están agrupados en tres registros y se

encuentran mapeados como tal en el computador. La ubicación de estos registros

varia de acuerdo a tres direcciones base usadas para direccionarlos como se

indica en la tabla 1.5.


Tabla. 1.5. Direcciones Base para la ubicación de los Registros

1.7.4 Software de Visualización y Monitoreo

Como se indicó anteriormente, National Instruments LabVIEW es la

plataforma sobre la cual se desarrolló el software de esta aplicación. LabVIEW es

un software de programación gráfica, obviamente enfocada al manejo de objetos,

y desarrollado pensando en sistemas de instrumentación y control, lo que lo hace

de gran utilidad para la adquisición y análisis de los datos.

Un desarrollo en LabVIEW se basa en el empleo de los “VI” o instrumentos

virtuales, que en un sentido práctico consiste en un objeto con entradas y salidas,

y una función especificada dentro de este. La estructura de este lenguaje de

programación denominado G permite tener o llamar un VI dentro de otro, es decir

permite anidar VI‟s.

La creación de un VI dentro de LabVIEW supone dos partes: el diseño del

panel frontal, en donde se encuentran las entradas y salidas del VI, y el diagrama

de flujo de datos, en donde se configura el funcionamiento del VI; en un sentido

práctico es el algoritmo que define el comportamiento de la aplicación.

Para acceder a la paleta de controles dentro del panel de control basta con

oprimir el botón derecho del ratón teniendo el puntero sobre la ventana

correspondiente a éste, de forma similar se logra el acceso a la paleta de

funciones dentro del diagrama de flujo de datos (llamado simplemente diagrama).

LabVIEW permite manipular estructuras de datos, como datos boléanos

(binarios), datos numéricos, cadenas, arreglos y clusters. Los clusters son una

poderosa estructura que permite realizar arreglos compuestos por distintos tipos

CAPITULO II ANÁLISIS Y DISEÑO

100

de datos. Dentro del diagrama la estructura del dato se distingue por el color que

toma el lazo correspondiente, por ejemplo, los boléanos se distinguen por el color

verde.

En el ambiente de programación G (LabVIEW) el puntero del ratón cumple

diversas funciones, distinguiéndose cada una por la figura que toma el puntero,

por ejemplo si el cursor tiene forma de carrete de hilo funciona como herramienta

de conexión. Para cambiar la función del puntero se emplea la tecla TAB.


101

CAPITULO II

ANÁLISIS Y DISEÑO

2.1 Diagrama de Bloques del Proyecto

En la figura 2.1 se observa un diagrama de bloques del proyecto, en el cuál

hay varias placas electrónicas y la que más sobresale corresponde a la que se le

denomina PLACA BASE para el microcontrolador PIC 16F877, la cuál posee un

Sistemas de adquisición de datos, almacenamiento, procesamiento y

comunicaciones con aplicaciones de PC. Al disponer de reloj de tiempo real y

memoria EEPROM, este puede ser usado como un sistema de adquisición de

datos autónomo. Además posee un teclado numérico serie RS232-TTL

permitiendo el ingreso de información a la placa base y por lo tanto generar un

mando local que corresponde a una fase del proyecto; se monitorea el estado del

variador de frecuencia y el ingreso de datos a la placa base a través de un LCD –

Serial estándar 2x16 caracteres, que esta desarrollado para aplicaciones con

microcontroladores PIC al igual que el teclado numérico.

Para el acondicionamiento de señales se utilizó un conversor digital–

análogo que se encarga de envíar una señal de voltaje de 0 a 5 voltios la cuál es

amplificada por un factor de 2, correspondiente a la frecuencia ingresada por el

operador, que es la frecuencia a la cual se desea que trabaje el variador de

frecuencia, y una placa para acoplar las salidas digitales del microcontrolador PIC

con un respectivo acondicionamiento para habilitar el estado del variador de

frecuencia como: inicio, frenado, inversión de giro o que trabaje a frecuencias

constantes ya establecidas.

Lo ya expuesto en su mayoría corresponde a la parte del mando local del

variador de frecuencia; la comunicación vía RS-232 entre la placa base del

microcontrolador PIC 16F877 y la PC, utilizando la Plataforma de Desarrollo

LabVIEW permite un mando remoto del variador de frecuencia en procesos en los


Comunicación

Serie RS232

Teclado numérico serie

RS232-TTL Interfaz de display

LCD sincrónico

Software LabView

Variador de Frecuencia ACS 300

Placa base para PIC 16F877

Conversor D/A

b

Figura 2.1 Diagrama Bloques del Proyecto


103

cuales el ambiente en el que se desarrolla puede ser inaccesible ya sea

por la presencia de agentes como el ruido, gases, ácidos, etc, permitiendo al

operador acceder de una forma sencilla el mando.

Para la programación el microcontrolador PIC se utilizó LENGUAJE C

dando mayor facilidad para cumplir con el objetivo del proyecto.

estableciendo que para la parte de mando remota se realiza a través de la

plataforma de desarrollo LabVIEW mediante comunicación , cabe aclarar que

las dos formas de mando utilizan la placa base para cumplir con su fin.

2.3 Descripción de Cada Etapa del Diagrama

2.3.1 7Placa Base para PIC 16F877

2.3.1.1 Descripción.

La Placa Base es un controlador programable basado en un PIC de 40

pines. Su arquitectura permite operar con el PIC 16F877.

Se lo utiliza normalmente en aplicaciones de control industrial de alcance

limitado donde se requiere utilizar tecnología de bajo costo.

La programación del equipo se realiza íntegramente en lenguaje „C‟,

para lo cual se dispone de una conjunto de librerías para su uso inmediato.

Para el caso de aplicaciones en donde se requiera un filtrado especial de

la alimentación, se dispone de una fuente de alimentación adicional con

entrada de AC/DC con filtrado especial para eliminación de ruidos eléctricos

industriales.


– Para lectura de señales analógicas. Sensores de temperatura,

humedad, presión, nivel, infrarrojos etc. Las entradas de

7 Plantillas de Programación, Placa Base para PIC 16F877 en el Anexo III


104

tensión/corriente permiten conectarle al PLC todo tipo de sensores

comerciales estándares.

– Lectura de sensores con salida digital como: caudalímetros,

encoders etc.

– Dataloggers. Sistemas de adquisición de datos, almacenamiento,

procesamiento y

– Comunicaciones con aplicaciones de PC. Al disponer de reloj de

tiempo real y memoria EEPROM, la placa base utilizada puede ser

usado como un sistema de adquisición de datos autónomo.

– Control automático de procesos. Utilizando un display LCD o de 7

segmentos y un teclado de comando se pueden realizar diferentes

interfaces Hombre-Máquina.

– Operación de la Placa Base mediante software de SCADA

comerciales utilizando protocolo de comunicación Modbus.

– Conexión de interfaz de comunicaciones RS422 para vinculación en

ambientes industriales punto a punto con otros equipos a 4 hilos

– Las comunicaciones RS232 y RS485 incluidas en el interfaz permiten

vincular la Placa Base con una PC o en red con otros controladores

utilizando el protocolo físico RS485 estándar, especialmente

diseñado para comunicaciones en ambientes industriales.

2.2.2 8Teclado numérico serie RS232-TTL.


Esta especialmente desarrollado para aplicaciones con

microcontroladores PIC.

Esta constituido por una matriz de 16 pulsadores indicados con los

números 0 a 9 mas 4 pulsadores de función F1, F2, F3 y F4 las cuales también

tienen indicaciones de 4 flechas: arriba, abajo, izquierda y derecha, y además

cuenta con una tecla de ESC o * y otra de ENTER o # La lógica del interfaz

8 Librerías para la Programación de Interfases, Teclado numérico serie RS232-TTL en el Anexo II


105

esta comandada por un PIC16F84, el cual se encarga de todo el

procesamiento del interfaz.

A diferencia de otros teclados que para conectarlos a un

microcontrolador requieren del uso de muchas de sus líneas de puerto, el

teclado numérico serie se conecta a un sistema microprocesado con solo una

línea. A lo sumo puede llegar a requerir de dos.

La información del pulsador presionado es transmitida por el interfaz en

formato RS232 con niveles TTL (0 y 5V) a 9600 bps, que se define en el

software:

rs232(baud=9600, xmit=PIN_xx ,rcv=PIN_a4); que se explica más

adelante.



disponer de forma inmediata de un dispositivo de entrada de datos numéricos

con un muy bajo requerimiento de hardware de parte del micro.

Normalmente en el diseño de aplicaciones de control industrial se

requiere la implementación de sistemas operativos con un eficiente interfaz

hombre-máquina. Para estos casos es necesario de por lo menos un display y

un teclado de comando.

Este interfaz esta diseñado para ser utilizado en prototipos.

Dependiendo de la aplicación en particular se puede solicitar un teclado más

robusto, adecuado a ser instalado en ambiente industrial. De todas formas, a

nivel de diseño del sistema, el uso de cualquiera de los modelos es totalmente

transparente al programador.

2.2.2.3 Características técnicas principales.



· Salida de datos a 9600 bps, 8 bits, sin paridad


106

2.2.2.4 Conexionado de la Placa Base al Teclado numérico serie RS232-

TTL.

Las Placa Base alimenta al teclado con 5V y gnd. El teclado le envía al

CPU los datos serie en ASCII del switch presionado por el pin de TX.

Opcionalmente puede hacer falta un cable más para Vd (valid data)

2.2.2.5 Definición del Puerto Serie en el Software.

Los siguientes comandos permiten definir el puerto serial:

#use rs232(baud=9600, xmit=PIN_xx ,rcv=PIN_a4)

xmit=PIN_xx : A definir. No interesa para leer por el teclado.

rcv=PIN_a4: Con esta definición, le indico al compilador que los pulsos

que ingresen por el pin RA4 sean tomados como datos serie a 9600 bps.

2.2.2.6 Configuración de los puertos del microcontrolador.

Para que el microcontrolador pueda recibir datos por la línea RA4, es

necesario que esta línea este definida como entrada. Se debe recordar que con

un 1 se indica entrada y con un 0 salida.

set_tris_a (0b00010011); Esta instrucción define el sentido de los

puertos desde el A7 al A0 (izquierda a derecha). El bit=1 indicado en negrita

corresponde al RA4.

Nota: 0b indica que lo que viene después es un número binario.

2.2.2.7 Captura de datos del teclado.

Para recibir datos por el teclado se utilizan las siguientes instrucciones:

kbhit() Vale=1 si esta entrando un dato por el puerto definido como entrada

RS232

Lectura de un carácter proveniente del teclado:

a=fgetc(teclado); // a variable definida como char

Lectura de un string proveniente del teclado (finalizado con enter)


107

fgets(trama,teclado); // trama, string definido como char trama[20]

(Ej.20

Caracteres)

2.2.3 9Interfaz de display LCD sincrónico.


El interfaz LCD-Sincrono. Esta especialmente desarrollado para

aplicaciones con microcontroladores PIC. Permitiendo visualizar de una

manera sencilla las variables y constantes para en control del variador de

frecuencia, o a su ves los valores de frecuencia y tiempos que el usuario desee

que trabaje éste, esto se realiza a través de la Placa Base para PIC 16F877.

Se debe mencionar que para el uso de esta interfaz LCD-Sincrono debe

estar configurado de acuerdo como se especifica en su respectiva librería y

plantilla de programación.

2.2.3.2 Configuración de la librería lcdser.h.

El interfaz de display LCD sincrónico opera con 3 líneas de control: CK,

DATA y STROBE. Cada una de estas líneas se debe conectar a un puerto del

PIC.

Si por ejemplo se coloca la línea de control CLOCK a RB2, la línea

DATA a RB4 y la STROBE a RB3, la librería lcdser.h se deberá configurar de la

siguiente forma:

#define ck0 output_low(PIN_b2)

#define ck1 output_high(PIN_b2)

#define data0 output_low(PIN_b4)

#define data1 output_high(PIN_b4)

#define strobe1_off output_low(PIN_b3)

#define strobe1_on output_high(PIN_b3)

9Librerías para la Programación de Interfases, Interfaz de display LCD sincrónico en el anexo II


108

2.2.3.3 Arranque del display y ejemplo de uso.

Para utilizar el display LCD se debe cargar la librería correspondiente en

el encabezamiento del código:

#include <lcdser.h>

Antes de utilizar el LCD se debe primero inicializar.

Esto se realiza en el main() antes del ciclo de SCAN.

Lcd_ini();

Luego se pueden utilizar las siguientes funciones (descriptas en lcdser.h)

//Encender luz de display

lcd_luz_on();

//Apagar luz de display

lcd_luz_off();

//Enviar un string al LCD (a partir de la última posición impresa)

lcd_putc(“Hola”);

//Borrar display LCD

lcd_clear();

//Ubicar el cursor en una posición determinada Ej.

lcd_linea1(5); //posiciona cursor en linea1 columna5

lcd_linea2(10); //posiciona cursor en linea2 columna10

//Encender u apagar cursor

lcd_cursor_on();

lcd_cursor_off();

//Enviar variables al display

lcd_clear();

printf(lcd_putc,”Lect= %4lu”,x);

Por ejemplo, envía al LCD el texto “Lect= “ y luego coloca el valor de la

variable x que es un entero largo sin signo dejando 4 lugares en total.

Si por ejemplo x=23 muestra por el display

Lect= 23


109

El LCD se puede conectar y desconectar en cualquier momento no

siendo necesario desconectar de la placa previamente.

2.2.3.3.1 Conector para control del interfaz

Se define los terminales de los puertos que comandarán las lineas de

CK, DATA y STROBE que permite funcionar el interfaz con la Placa Base para

el PIC 16F877.

De acuerdo con el hardware de cada usuario, deberá asignar a cada una

de estas líneas de control el puerto del PIC en donde desee conectarla.

2.2.3.3.2 Conector para alimentación:

Para alimentar el LCD, utiliza un conector con voltaje constante de 5Vcc

y GND.

2.2.4 Variador de Frecuencia ABB ACS 300

Los variadores de frecuencia de corriente alterna (AC) se utilizan para

controlar la velocidad y el torque de un motor eléctrico de inducción estándar.

La tecnología de accionamientos en AC amplia el rango de velocidades del

motor de cero a muy por encima de la velocidad nominal, lo que incrementa la

productividad del proceso accionado.

Cuando se requiere una capacidad reducida del accionamiento, el

variador de frecuencia disminuye la velocidad del motor consiguiendo un ahorro

importante de energía.

ABB es líder en el mercado mundial de variadores de frecuencia, es el

creador de la tecnología DTC (Control de Torque directo) la cual incorporan sus

últimas series de variadores de frecuencia, permitiendo una mayor precisión de

la velocidad y un control más rápido del torque en los motores de inducción AC.

2.2.4.1 Conexión a la red.


110

Rango de tensión y potencia:

Trifásica, 380 a 480 V, +10/-15%, 0,75 - 355 kW

Trifásica, 200 a 240 V, +10/-15%, 0,75 - 75 kW

Autoidentificación de la red de alimentación

Frecuencia: 48 a 63 Hz

Factor de potencia: 0,98

2.2.4.2 Conexión a motor.

Tensión Trifásica, de 0 a V ALIMENTACIÓN

Frecuencia 0 a 500 Hz

Frecuencia de conmutación:

Estándar de fábrica 4 kHz

Seleccionable 0,75 - 90 kW 1 kHz, 4 kHz, 8 kHz hasta 355

kW 1 kHz, 4 kHz

Tiempo de aceleración: 0,1 a 1800 s

Tiempo de deceleración: 0,1 a 1800 s

Límites ambientales:

Temperatura ambiente: -15 a 40 o C

No se permite escarcha: 40 a 50 o C

f conmutación. 4 kHz, para derrateo consulte al proveedor

Humedad relativa Inferior al 95% (sin condensación)

Clase de protección IP 21 o IP 54

Niveles de contaminación IEC 721-3-3

No se permite polvo conductor.

2.2.4.3 Conexiones de control programables.

Dos entradas analógicas:

Señal de tensión 0 (2) a 10 V, Rin > 312Ω terminación única

Señal de intensidad: 0 (4) a 20 mA, Rin = 100 Ω terminación única

Valor de ref. de potenciómetro 10 V ±2% máx. 10 mA, R < 10 k Ω


111

Demora máxima 12...32 ms

Resolución 0,1%

Precisión ±1%

Dos salidas analógicas 0 (4) a 20 mA, carga < 500 Ω

Tensión auxiliar 24 V CC ±10%, máx. 250 mA

Seis entradas digitales 12 V... 24 V CC con alimentación interna o

externa, PNP y NPN

Impedancia de entrada 2,4 k Ω

Demora máxima 5 ms ± 1 ms

Tres salidas de relé

Tensión de conmutación máx. 250 V CA/30 V CC

Intens. de conmutación máx. 6 A/30 V CC; 1500 V A/230 V CA

Intensidad continua máxima 2 A eficaces

Límites de protección

Límites de disparo por sobretensión

V CC de marcha 842 (corr. a entrada de 595 V)

V CC de inhibición de marcha 661 (corr. a entrada de 380 - 415 V),

765 (corr. a entrada de 440 a 480 V)

Límites de disparo por subtensión

V CC de marcha 333 (corr. a entrada de 247 V)

V CC de inhibición de marcha 436 (corr. a entrada de 380 - 415 V),

505 (corr. a entrada de 440 - 480 V)

Cumplimiento del producto

Sistema de garantía de calidad ISO 9001 y

Sistema medioambiental ISO 14001

Aprobaciones CE, UL y cUL

EMC (según EN61800-3)

Distribución restringida en 1er entorno con cable de 30 m como

estándar

Distribución no restringida en 2do entorno con cable de 100 m como

estándar.


112

En la figura 2.2 se observa el diagrama de bloques del variador de

frecuencia ABB ACS 300, el cual es utilizado para el desarrollo del presente

proyecto.

Figura 2.2 Diagrama Bloques del ACS 300

2.3 Especificación de Requisitos del Sistema

2.3.1 Computador Personal.

El computador a ser utilizado debe contar con las prestaciones tanto de

hardware como de software para garantizar la eficiencia de la administración

del sistema. Actualmente la tecnología del computador personal cuenta con


113

características de procesador, memoria RAM, capacidad de disco duro, tarjeta

madre y velocidad del bus de fácil adquisición en el mercado.

La computadora a utilizarse, deberá tener adicionalmente un puerto

serial RS–232 para comunicación con la Placa Base.

2.3.1.1 Características Técnicas del Computador Personal.

Descripción: El PC constituye el elemento principal para realizar el

control remoto del variador de frecuencia.

Función: El PC tiene las siguientes funciones:

Recopilación de los datos y almacenamiento de estos si desea el

operador.

Comunicación con la Placa Base

Monitoreo del estado del variador de frecuencia.

Confrontación de los niveles frente a parámetros preestablecidos.

Control del variador de frecuencia.

Sistema Operativo: Con capacidad de administración TCP/IP

Tarjeta Madre: Intel 845 Mín.

Procesador: Intel P3, 2 GHz. Mín.

Memoria: 256 Mb.

Disco Duro: 30 Gb.

Puertos: RS-232.

Accesorios: Monitor: Mayor 17”, mouse, teclado, conductores y

conectores.

2.4 Diseño del hardware.

2.4.1 Programador: PIC Programmer II.

En la figura2.3, se observa el diagrama esquemático del Programador de

PIC “Pic Programer II”, la cuál fue adquirida para el desarrollo del presente


114

módulo, ésta interfaz se utiliza para la programación microcontroladores PIC

tipo flash de 18 pines . Además, utilizando una tarjeta de expansión o vía ICP

puede programar también los microcontroladores PIC de 28 y 40 pines además

de memorias EEPROM seriales 24LCXXX y algunas 93LCXX. Posee un puerto

de conexión ICP (para Programación en Circuito) que permite programar los

dispositivos directamente en la placa base donde se encuentren sin necesidad

de ser retirados de su zócalo.

Figura 2.3 Programador Pic Programer II

La alimentación del programador se realiza mediante una fuente de

alimentación de 12V de corriente continua x 500 mA no regulada.

Este interfaz se conecta al PC mediante un cable extensor de puerto

paralelo DB25 . Se utiliza normalmente con dos programas: el PICALL y el

ICPROG (ambos de dominio público y provistos en el CDROM) que operan

bajo Windows.


115

En la figura 2.4 se observa el diagrama PCB del Programador PIC

Programer II, se específica la distribución final de los elementos que intervienen

en la elaboración de éste.

Figura 2.4 Programador Pic Programer II Diagrama PCB

2.4.2 Placa Base.

En la figura2.5, se observa el diagrama PCB, la Placa Base puede

considerarse un controlador programable basado en un PIC de 40 pines. Su

arquitectura permite operar con los PICs 16F870, 16F874, 16F877 y la familia

18Fxxx.

Características técnicas principales:

– entradas analógicas de tensión (0 a 5V) o corriente (4 a

20mA) seleccionables por jumper. (ANALOG INPUT).


116

– 7 Salidas digitales colector abierto para operación de

actuadores externos, todas señalizadas con leds.

(OUT1).

– 7 Entradas digitales con protección para operación por

contacto a masa, todas estas señalizadas con leds y con

filtro anti rebote. (DIG-INP).

– Conector para display sincrónico LCD o asincrónico de 1

a 6 dígitos de 7 segmentos (DISPLAY).

Figura 2.5 Placa Base

– Conector para teclado asincrónico rs232-TTL (KEYB).

– puertos de comunicaciones. Un puerto RS232(COM2) y

un puerto RS485.


117

– Conector de expansión de comunicaciones para

operación de puertos RS232, RS422 o RS485

adicionales (COM1).

– Conector DB9 para acceso al puerto RS232.

– Banco de memoria I2c para EEPROM 24LCxxx. (IC-4).

– Reloj de tiempo real DS1307, con conexión de batería de

backup. (IC-3).

– Bus de expansión I2c. (I2C).

– Conector para buzzer externo. (BUZZ).

– Programación en circuito ICP (In Circuit

Programer).(ICP).

– Alimentación 15 a 24V DC (DC-IN).

– Salidas de alimentación auxiliar de 5V y 12V para

alimentación de dispositivos externos (Borneras y

housing).

– Operación a 20 Mhz con cristal de cuarzo.

2.4.3 ConversorAD-DA.

En la figura 2.6 se observa el Conversor A/D – D/A de 4 canales con

salida serial, interfaz usada ingresar una señal analógica al variador de

frecuencia, para su mando.


118

Figura 2.6 Conversor AD-DA

Las características técnicas principales son:

– Incluye un conversor D/A o un conversor A/D con salida acoplada en

DC/AC. Este puede ser operado de forma paralela o serie, según sea

el caso que se necesite.

– Esta tarjeta tiene múltiples usos, permite ser usada como un

conversor Digital/Analógico con salida de tensión o bien se utiliza

para lectura de 4 canales analógicos y su correspondiente

conversión a digital.

– El comando de la tarjeta se puede hacer de varias formas, en

paralelo, en bus sincrónico o a 1 hilo (trama serie RS232 con los 4

valores del A/D multiplexados).


119

– Se utiliza este interfaz para poder ingresar valores analógicos, como

por ejemplo la salida de un sensor de temperatura, a un

microcontrolador del tipo PIC16F84, el cual no posee internamente

un conversor A/D.

– De acuerdo al fireware instalado se puede operar de diversas formas.

Por ejemplo, puede ser utilizada para conversión A/D de 1CH con

salida de 8 bits para ser usada en conjunto con la interfaz digital de

I/O para puerto paralelo.

– Entradas y salidas señalizadas con leds.

– Alimentación: fuente de 12VCC de 500mA no regulada.

– Salida alimentación auxiliar de 5V regulada para alimentar otros

dispositivos adicionales.

2.4.4 Teclado numérico serie RS232-TTL.

En la figura 2.7 se observa el Interfaz teclado numérico serie, para

entrada de datos numéricos, la cuál fue adquirida para el desarrollo del

presente módulo; la cual está especialmente desarrollado para aplicaciones

con microcontroladores PIC, consta por una matriz de 16 pulsadores indicados

con los números 0 a 9 más 4 pulsadores de función F1, F2, F3 y F4 las cuales

también tienen indicaciones de 4 flechas: arriba, abajo, izquierda y derecha, y

además cuenta con una tecla de ESC o * y otra de ENTER o #.


120

Figura 2.7 Teclado numérico serie RS232-TTL

Tiene un microcontrolador PIC 16F84, el cuál controla la lógica del

interfaz el cual se encarga de todo el procesamiento del interfaz. La

información del pulsador presionado es transmitida por el interfaz en formato

RS232 con niveles TTL (0 y 5V) a 9600 bps hacia la Placa Base para PIC

16F877.


- Alimentación 5V DC

- Protecciones contra inversión de polaridad

- Salida de datos a 9600 bps, 8 bits, sin paridad

2.4.5 Interfaz de display LCD sincrónico.

En la figura 2.8 se observa el Interfaz de Display LCD sincrónico, la cuál

fue adquirida para el desarrollo del presente módulo, consta de un LCD

estándares de 2x16 caracteres, posee un conector especial para la conexión

de este interfaz, que permite tener una comunicación RS-232 con la Placa

Base por lo que puede ser operado con solo 3 líneas, de las cuales 2 de ellas

no son necesariamente exclusivas del Interfaz.


121

Figura 2.8 Interfaz de display LCD sincrónico




· Comando por bus sincrónico a 3 hilos: Ck, Data, Strobe

· Rutinas en „C‟ para uso inmediato.

· Comando para backlight.

2.5 Diseño del software.

2.5.1 IC-Prog.

El IC-Prog requiere Windows 95, 98, ME, NT, o 2000 y un coprocesador

interno o externo para funcionar. Todos los procesadores compatibles y

superiores a un 386 con 8Mb de Memoria RAM deberían funcionar

correctamente.

El IC-Prog es un software de programación basado en ventanas que

permite la programación de diversos dispositivos y soporta numerosos tipos de

programadores.


122

El IC-Prog es un programa que funciona bajo Windows para controlar un

programador de microcontroladores PIC. Para operar este programa se

necesitan conocimientos básicos de Windows y de electrónica.

Para que el programa funcione se deberá conectar a la computadora un

programador, y configurar correctamente tanto a éste como al programa.

En la figura2.9 se observa la pantalla de configuración y ajuste para PIC

Programer II, el programador a utilizar, el puerto paralelo de la PC, modo de

comunicación, tipo de interfaz. Para ingresar a esta pantalla, en IC-Prog se

selecciona en la barra de menú la opción Ajustes, después la opción Tipo

hardware o F3, en la cuál se define los parámetros ya mencionados.

Figura 2.9 Configuración y ajustes para Pic Programer II

2.5.1.1 Área de Código (Programa).

En la figura 2.10 se observa Área de Código, la cuál siempre se presenta

al ejecutar el software IC-Prog, que en valor hexadecimal utilizando 4 dígitos es


123

la representación del programa elaborado en lenguaje C el cuál va ser cargado

al PIC 16F877, donde cada fila mostrará 8 palabras, por lo que de una fila a la

otra la dirección se incrementará en 8. Una palabra posee normalmente una

longitud de 16 bits por lo que el IC-Prog mostrará un valor hexadecimal entre

0000 y FFFF.

Figura 2.10 Área de Código

2.5.1.2 Área de datos (EEPROM).

En la figura 2.11 se observa Área de Datos, al igual que el área de

código, esta se presenta al ejecutar el software IC-Prog, en cambio presenta la

parte del programa a cargar el una memoria EEPROM, donde cada fila

mostrará 8 palabras, pero en este caso las palabras son siempre de 8 bits por

definición Siempre se mostrarán las palabras con 2 dígitos hexadecimales con

un valor entre 00 y FF.

Figura 2.11 Área de Datos


124

CAPITULO III

RESULTADOS Y PRUEBAS EXPERIMENTALES

3.1 Descripción del sistema

Para describir el uso y funcionamiento de este proyecto, se lo dividió en

dos partes; Manejo del Control Local y Manejo Control Remoto:

3.1.1 Control Local

Figura 3.1 Control Local

La figura 3.1 describe el control local, el cuál consta de 4 elementos:

Teclado numérico

serie RS232-TTL

Interfaz de display

LCD sincrónico




125

- Placa base para PIC 16F877.

- Interfaz de display LCD sincrónico.

- Teclado numérico serie RS232-TTL.

- Variador de Frecuencia ACS 300.

A continuación se explicará más detalladamente cada una de las

opciones que presenta éste.

En la figura 3.2 se tiene un esquema de los botones del teclado

numérico serie RS232-TTL.

Figura 3.2 Botones de control

Donde:

(0,1,2…9) Teclas numéricas utilizadas para selección de submenús de

cada página, ingreso de frecuencias máximas (FMAX),mínimas (FMIN),

Tiempos para rampas Ascendentes (TACC), Descendentes (TDCC) y

Variables de los Procesos.

Desplazamiento hacia arriba para visualizar las diferentes opciones de

cada página, también permite incrementar la frecuencia.

Desplazamiento hacia abajo para visualizar las diferentes opciones de

cada página, también permite decrementar la frecuencia.


126

Regresar o Atrás, presionar este botón para salir de los submenús como

por ejemplo de las rampas, de las frecuencias constantes, del control remoto o

de los procesos.

Botón para finalizar el ingreso de un valor como por ejemplo FMAX,

FMIN, TACC, etc.

Presionar para Invertir el giro del motor.

Presionar para Frenar el motor.

Después de ingresar la frecuencia y velocidad nominal del motor a

utilizar, en la figura 3.3 en el LCD se muestra dos páginas disponibles para el

operador.

Figura 3.3. Páginas

El acceso a cada página se realiza por el teclado numérico (Presionar 1

para página 1 ó 2 para página 2).

Cada página tiene opciones diferentes con relación a la otra.

Página 1:

1. Incrementar o Decrementar Frecuencia.

2. Visualización de la Velocidad del Motor y Corriente aproximada del

Variador de Frecuencia.

3. Ingreso de la Frecuencia Mínima y Máxima para realizar las rampas.


127

4. Ingreso de Tiempos para la Rampa Ascendente y para la Rampa

Descendente.

Página 2:

1. Visualización de la Máxima Velocidad y Frecuencia del Motor.

2. Acceso al Control Remoto y Visualización del Voltaje de control

suministrado al Variador.

3. Ingreso de Frecuencias Constantes 1 y 2.

4. Iniciar Rampas (Ascendente o Descendente) o Frecuencias Constantes.

5. Ingresar al Proceso 1 ó 2.

La selección, operación y función que realiza cada una, se detalla en el

Manual del Usuario para el Control Local y Remoto del Variador de Frecuencia

ABB10.

3.1.2 CONTROL REMOTO

Figura 3.4 Control Remoto

La figura 3.4 describe el control remoto, el cuál consta de 3 elementos:

- Placa base para PIC 16F877.

10 Manual del Usuario para el Control Local y Remoto del Variador de Frecuencia ABB ver Anexo I

Software LabView


Variador de

Frecuencia ACS 300


128

- PC con el Software LabVIEW.

- Variador de Frecuencia ACS 300.

Para el Control Remoto se utilizó la plataforma de Desarrollo LabVIEW,

el cual da una gran versatilidad para la visualización y el control del motor.

El uso del control Remoto es mucho más sencillo que el Control Local;

ya que tiene un ambiente más amigable para maniobrar al variador de

frecuencia.

A continuación se indica en orden las ventanas que posee el programa

desarrollado para el Control Remoto:

1. Ingreso de Password

2. Ingreso de Frecuencia y Velocidad Máxima

3. Menú Visualización – Control – Proceso

4. Visualización

5. Visualización y Control

6. Proceso

7. Comparar Gráficas

La selección, operación y función que realiza cada una, se detalla en el

Manual del Usuario para el Control Local y Remoto del Variador de Frecuencia

ABB ya especificado en el Control Local.

3.2 Pruebas experimentales

Para esta parte, se tomará como referencia el manual de usuario para el

control local y remoto del variador de frecuencia ABB.

3.2.1 Control Local

Se va realizar pruebas en el Módulo de Control Local Electrónico y

Remoto para el Variador de Frecuencia y Comunicación con la Plataforma de

Desarrollo LabVIEW, para ello colocar el variador de frecuencia en modo

remoto.


129

Primero realizar las conexiones respectivas para el montaje de los

elementos, mostradas en el manual, encender e ingresa los valores frecuencia

y velocidad nominales del motor a utilizar, para este caso los valores son 60 Hz

y 1630 RPM, constatar que se visualiza en el LCD.

Se ingresar a la página1, se selecciona la opción 1 (Incrementar o

Decrementar Frecuencia).

A continuación seguir con el procedimiento:

a) Incremento de frecuencia.

Se realizará pruebas de incremento de frecuencia, para ello, al

seleccionar Incrementar o Decrementar Frecuencia de la

página1, con la tecla de incremento (flecha hacia arriba) se varia

la frecuencia y se verifica que coincide este valor con el indicado

en el variador de frecuencia, se llena la tabla 3.1. prueba de

incremento de frecuencia, para un análisis posterior.

Frec.Módulo (Hz)

Frec.Variador (Hz)

Diferencia entre Frec. Módulo y Frec. Variador

(Hz)

0.10 0.10 0.00

10.00 10.00 0.00

15.11 15.00 0.11

20.06 20.20 -0.14

40.06 40.00 0.06

59.70 59.70 0.00

Tabla. 3.1. Prueba de Incremento de Frecuencia

b) Decremento de frecuencia.

Para las pruebas de decremento de frecuencia, es un

procedimiento similar al anterior, en cambio con la tecla de

decremento (flecha hacia abajo) se varia la frecuencia en el

modulo local y se verifica que coincide este valor con el indicado


130

en el variador de frecuencia, llenar la tabla 3.2. prueba de

decremento de frecuencia, para su posterior análisis.

Frec.Módulo (Hz)

Frec.Variador (Hz)

Diferencia entre Frec. Módulo y Frec. Variador (Hz)

59.70 59.70 0.00

40.06 40.0 0.06

20.06 20.20 -0.14

15.11 15.0 0.11

10.00 10.0 0.00

0.10 0.10 0.00

Tabla. 3.2. Prueba de Decremento de Frecuencia

c) Realizar Rampas.

En la realización de estas pruebas, se va a la página1, se

selecciona la opción 3 (Ingreso de la Frecuencia Mínima y

Máxima para realizar las rampas); en está opción se realiza

rampas ascendentes y descendentes, para ello se ingresa los

valores de frecuencia mínima y frecuencia máxima, además las

tiempos para cada una de las rampas, para lo cual en la página1,

se selecciona la opción 4 (Ingreso de Tiempos para la Rampa

Ascendente y para la Rampa Descendente), con los valores

detallados en la tabla 3.3 y tabla 3.4 se realiza está prueba, según

sea el caso.

c.1) Rampa Ascendente.

Para iniciar a realizar las rampas, en la página2, se

selecciona la opción 4 (Iniciar Rampas, Ascendente

o Descendente o Frecuencias Constantes), se llena

la tabla 3.3 prueba rampa ascendente, se verifica

con los valores de frecuencia indicados en el

variador de frecuencia y los valores de tiempo

cronometrados.

VALORES INGRESADOS VALORES REALES

Frec. Min. (Hz)

Frec. Máx. (Hz)

Tiempo Ascendente

(seg)

Frec. Min. (Hz)

Frec. Máx. (Hz)

Tiempo Ascendente

(seg)


131

5.00 50.00 30.00 5.00 49.20 ≈30.00

15.00 40.00 10.00 14.40 39.30 ≈10.00

20.00 50.00 5.00 19.60 49.20 ≈5.00

Tabla 3.3 Prueba Rampa Ascendente

c.2) Rampa Descendente.

Para las pruebas de rampas descendentes, se

realiza el mismo procedimiento que el anterior, la

diferencia es que se selecciona iniciar rampa

descendente de la opción 4 (Iniciar Rampas,

Ascendente o Descendente o Frecuencias

Constantes), se llena la tabla 3.4 prueba rampa

descendente, se comprueba con los valores

indicados en el variador de frecuencia y los tiempos

cronometrados, para realizar un análisis posterior.


Frec. Min. (Hz)

Frec. Máx. (Hz)

Tiempo Descendente

(seg)

Frec. Min. (Hz)

Frec. Máx. (Hz)

Tiempo Descendente

(seg)

20.00 50.00 5.00 19.90 49.23 ≈5.00

15.00 40.00 10.00 14.50 39.30 ≈10.00

5.00 50.00 30.00 5.20 19.70 ≈30.00

Tabla 3.4 Prueba Rampa Descendente

d) Realizar Procesos.

Para realizar estas pruebas, en la página2, se selecciona la

opción 5 (Ingresar al Proceso 1 o 2), se ha elaborado una tabla de datos

para cada proceso, con esto se ayuda para la realización de está

prueba.

d.1) Proceso 1.

Al elegir proceso 1, se ingresa los valores pedidos

(Frecuencias y Tiempos), correspondientes según

los valores especificados en la tabla 3.5 prueba

proceso1, seleccionar COMENZAR, se toma nota de


132

las frecuencias y tiempos reales y se los compara

con los ingresados, se completa la tabla

correspondiente para realizar un análisis.

Valor Ingresado (Hz o seg )

Valor Visualizado o Médido (Hz o seg )

Valor Ingres. - Valor Visualiz. o Medido (Hz o seg )

Frec. Inicial1 0.00 0.03 -0.30

Frec. Final1 30.00 29.40 0.60 Tiempo Subida1 10.00 ≈10.00 ≈0.00 Tiempo Bajada1 20.00 ≈20.00 ≈0.00

Frec. Inicial2 0.00 0.30 -0.30

Frec. Final2 40.00 39.30 0.70 Tiempo Subida2 10.00 ≈10.00 ≈0.00 Tiempo Bajada2 20.00 ≈20.00 ≈0.00

Tiempo Alto 5.00 ≈5.00 ≈0.00

Tiempo Bajo 5.00 ≈5.00 ≈0.00

Tabla 3.5 Prueba Proceso1.

d.2) Proceso 2.

El procedimiento de ésta prueba, es similar al

anterior, se elige proceso 2, se ingresa los valores

pedidos y que están dados en la tabla 3.6 prueba

proceso2 (Frecuencias y Tiempos), después se elige

COMENZAR; se toma nota de las frecuencias y

tiempos reales, se llena la tabla correspondiente,

para realizar un análisis de los datos obtenidos.

Valor Ingresado (Hz o seg )

Valor Visualizado o Médido (Hz o seg )

Valor Ingres. - Valor Visualiz. o Med. (Hz o seg )

Frec_Inicial 1 10.00 9.70 0.30 Frec. Final 1 20.00 19.40 0.60

Tiempo1 15.00 ≈15.00 ≈0.00

Tiempo2 25.00 ≈25.00 ≈0.00 Frec. Inicial 2 10.00 9.70 0.30


133

Frec. Final 2 50.00 49.30 0.70 Tiempo3 15.00 ≈15.00 ≈0.00 Tiempo4

25.00 ≈25.00 ≈0.00 Tiempo alto 10.00 ≈10.00 ≈0.00 Tiempo bajo

15.00 ≈15.00 ≈0.00

Tabla 3.6 Prueba Proceso2.

3.2.2 Control Remoto

Para realizar las pruebas en el Módulo de Control Local Electrónico y

Remoto para el Variador de Frecuencia y Comunicación con la Plataforma de

Desarrollo LabVIEW, se coloca el variador de frecuencia en modo remoto y en

el módulo página 2 opción 2 habilitar modo remoto.

En la PC, se ejecuta el programa para el control remoto, desarrollado en

la Plataforma de Desarrollo LabVIEW, previamente cargado, se conecta la

interfase RS-232 y se sigue los pasos que se muestran en el programa.

Ingresar los valores frecuencia y velocidad nominal del motor, para este

caso son 60 Hz y 1630 RPM. A continuación se sigue con el procedimiento:

Prueba Visualización.

Para la realización de esta prueba se ingresa a la opción

Visualización, verificar si hay comunicación de la PC al variador

de frecuencia.

Visualmente se comprueba que la gráfica de frecuencia que se

muestra en la PC, corresponde con la frecuencia que se indica en

el variador.

Prueba Visualización y Control.

b.1) Se Ingresa a la opción Visualización y Control, se verifica que

hay comunicación de la PC al Variador de frecuencia.

Se puede observar gráficamente el estado del variador,

comprobando que la frecuencia del variador corresponde con la


134

frecuencia indicada en la gráfica. En la parte de Control, se puede

comprobar que efectivamente se puede variar el estado del

variador de frecuencia, de una manera fácil y rápida.

Para las siguientes pruebas, se sigue un procedimiento

similar al utilizado en las pruebas de Control Local.

b.2) Incremento de frecuencia.

Para realizar la prueba de incremento de frecuencia, se fija

la frecuencia mínima y con el botón de incremento se varia la

frecuencia hasta la máxima frecuencia, se verifica que coincide este

valor con el indicado en el variador de frecuencia y con la gráfica

mostrada, se llena tabla 3.7 Prueba de Incremento de Frecuencia,

para un análisis posterior.

Frec. Modulo

(Hz)

Frec. Variador

(Hz) Diferencia entre F. Módulo y Frec. Variador

(Hz)

0.10 0.10 0.00

10.00 10.00 0.00

15.11 15.00 0.11

20.06 20.20 -0.14

40.06 40.00 0.06

59.70 59.70 0.00

Tabla. 3.7 Prueba de Incremento de Frecuencia

b.3) Decremento de frecuencia.

Al contrario de la prueba anterior, se fija la frecuencia máxima se

pulsa el botón de decremento, se varia la frecuencia hasta llegar a

la frecuencia mínima, se verifica que coincide este valor con el

indicado en el variador de frecuencia, se llena la tabla 3.8 Prueba

de Decremento de Frecuencia, para realizar un análisis posterior.

Frec. Modulo

(Hz)

Frec. Variador

(Hz) Diferencia entre F. Módulo y Frec. Variador

(Hz)

59.70 59.70 0.00

40.06 40.00 0.06

20.06 20.20 -0.14

15.11 15.00 0.11


135

10.00 10.00 0.00

0.10 0.10 0.00

Tabla. 3.8. Prueba de Decremento de Frecuencia

b.4) Realizar Rampas.

En la realización de estas pruebas, se fija las frecuencias mínimas

y máximas y los tiempos ascendente y descendente en los

lugares especificados, siguiendo la tabla correspondiente para

cada una de estas pruebas.

b.4.1) Rampa Ascendente.

Se llena la tabla 3.9 Prueba de Rampa Ascendente,

pulsando el botón de rampa ascendente, para los

valores indicados en la tabla.


Frec. Min. (Hz)

Frec. Máx. (Hz)

Tiempo Ascendente

(seg)

Frec. Min. (Hz)

Frec. Máx. (Hz)

Tiempo Ascendente

(seg)

5.00 50.00 30.00 6.00 49.70 ≈30.00

15.00 40.00 10.00 14.70 39.60 ≈10.00

20.00 50.00 5.00 19.20 49.70 ≈5.00

Tabla 3.9 Prueba Rampa Ascendente

b.4.2) Rampa Descendente.

Al contrario de la prueba anterior, se llena la tabla

3.10 Prueba de Rampa Descendente, pulsando el

botón de rampa Descendente, para los valores

indicados en la tabla.


Frec. Min. (Hz)

Frec. Máx. (Hz)

Tiempo Descendente

(seg)

Frec. Min. (Hz)

Frec. Máx. (Hz)

Tiempo Descendente

(seg)

20.00 50.00 5.00 19.60 49.70 ≈5.00

15.00 40.00 10.00 14.50 39.10 ≈10.00

5.00 50.00 30.00 5.20 49.50 ≈30.00

Tabla 3.10 Prueba Rampa Descendente


136

b.5) Frecuencias constantes.

Para la realización de estas pruebas, se va llenar las tablas

correspondientes para cada una.

b.5.1) Frecuencia Constante1.

Se fija la frecuencia indicada en la tabla 3.11 Prueba

Frecuencia Constante1, con el botón Frecuencia

Constante1 se realiza esta prueba, se llena la tabla para su

posterior análisis.

Frec. Program

(Hz)

Frec. Variador

(Hz)

Diferencia entre F. Programa y Frec. Variador

(Hz)

0.10 0.10 0.00

25.00 24.90 0.10

55.00 54.70 0.30

Tabla 3.11 Prueba Frecuencia Constante1.

b.5.2) Frecuencia Constante2.

Al contrario de lo anterior, con el botón Frecuencia

Constante2, se realiza está prueba, se llena la tabla

3.12 Prueba Frecuencia Constante2, con los valores

correspondientes, se verifica que coincide este valor

con el indicado en el variador de frecuencia, para su

posterior análisis.

Frec. Program

(Hz)

Frec. Variador

(Hz)

Diferencia entre F. Programa y Frec. Variador

(Hz)

59.00 58.50 0.50

30.00 29.60 0.40

5.00 5.00 0.00

Tabla 3.12 Prueba Frecuencia Constante2.


137

Nota1: Se debe tener en cuenta que en este tipo de control, el programa

permite en cualquier instante guardar registros de gráficas, ya sea en

formato .xml(Excel) o para comparar en el mismo programa, dando la

opción de hacerlo con 4 gráficas.

Nota2: Luego de realizar todas las pruebas, se puede establecer un análisis y

la confiabilidad del Módulo de Control Local Electrónico y Remoto

para el Variador de Frecuencia y Comunicación con la Plataforma de

Desarrollo LabVIEW, para concluir con el desarrollo del presente

proyecto.

3.3 Análisis de Resultados

Se va realizar un análisis del desempeño del Módulo de Control Local

Electrónico y Remoto para el Variador de Frecuencia y Comunicación con la

Plataforma de Desarrollo LabVIEW, con los valores indicados por variador de

frecuencia, y tiempos cronometrados.

3.3.1 Análisis del Control Local

A continuación se realizará un análisis de los valores obtenidos en las

tablas correspondientes a estas pruebas.

Se obtuvo los siguientes resultados para cada una de ellas:

Análisis del literal 3.2.1.a) Incremento de frecuencia.

Las frecuencias incrementadas en el módulo, coinciden en su mayoría,

cabe resaltar que en algunos valores se tiene un error menor o igual a

±0.14 Hz, en la lectura.

Análisis del literal 3.2.1.b) Decremento de frecuencia.

Se observa que al igual que en caso anterior se tiene un error menor o

igual a ±0.14 HZ, en la lectura de los datos, pero la mayoría coincide con

el valor de frecuencia especificado.


138

Análisis del literal 3.2.1.c) Realizar Rampas.

De la tabla3.3 Rampa Ascendente, se obtuvo que en los valores

extremos se tiene una mayor precisión en la lectura de los valores de

frecuencia y para los valores medios de frecuencia se tiene un error

menor a ± 0.8 Hz, en cambio los tiempos coinciden.

Para la tabla3.4 Rampa Descendente, los valores en sus frecuencias

extremas se tiene una mayor precisión en la lectura y para los valores

medios de frecuencia se tiene un error menor a 0.8 Hz, teniendo en

cuenta que los tiempos de descenso coinciden, al igual que en las

rampas ascendentes.

Análisis del literal 3.2.1.d) Realizar Procesos.

Al realizar estas pruebas, de la tabla3.5 Proceso1, se obtuvo un proceso

confiable, el error en la lectura de los datos de frecuencia es menor o

igual a 0.7 Hz, los tiempos son aproximadamente los mismos, la

inversión de giro es fiable; se consiguió un proceso continuo del cual se

puede salir en el instante que se desee.

Para la tabla3.6 Proceso2, al igual que el anterior los valores en sus

frecuencias se tiene un error menor o igual a ± 0.7 Hz en la lectura, los

tiempos e inversión de giro fueron confiables, dando un proceso

continuo para diversas aplicaciones.

3.3.2 Análisis del Control Remoto.

De los datos conseguidos en estas pruebas, obtenidos en las tablas

correspondientes se realizó el siguiente análisis.

Análisis del literal 3.2.2.a) Visualización.


139

Se verificó que la gráfica de frecuencia que se muestra en la PC por el

programa desarrollado en la Plataforma de Desarrollo LabVIEW,

corresponde con la frecuencia que se indica en el variador.

Análisis del literal 3.2.1.b) Visualización y Control.

Se puede concluir que hay comunicación de la PC al Variador de

frecuencia, las graficas de frecuencia mostradas corresponden

con los valores de frecuencia del variador.

También se observar que se tiene un mando al variador de

frecuencia mediante la PC, se puede variar la frecuencia y realizar

acciones específicas.

Análisis del literal 3.2.2.b.2) Incremento de frecuencia.

De los valores obtenidos en la tabla3.7 Incremento de Frecuencia, se

obtiene que la lectura de los datos coincida con los realizados en el

Control Local, obteniendo un error en la lectura menor o igual a ±0.14

Hz, pero en la mayoría de datos se tiene mayor precisión.

Análisis del literal 3.2.2.b.3) Decremento de frecuencia.

Con los valores obtenidos de la tabla3.8 Decremento de Frecuencia,

se observa que la lectura coincide como en el caso anterior, se

obtiene resultados de lectura menor a ±0.16 Hz.

Análisis del literal 3.2.2.b.4) Realizar Rampas.

Se puede concluir, que de la tabla3.9 Rampa Ascendente, en los

valores extremos se tiene una mayor precisión en la lectura de los

valores de frecuencia y para los valores medios de frecuencia se


140

tiene un error menor o igual a ± 1 Hz, en los tiempos hay un error

aproximado de cero.

Para la tabla3.10 Rampa Descendente, los valores en sus

frecuencias extremas se tiene una mayor precisión en la lectura y

para los valores medios de frecuencia se tiene un error menor o igual

a ± 0.7 Hz, los tiempos coinciden aproximadamente, al igual que en

las rampas ascendentes.

Análisis del literal 3.2.2.b.5) Realizar Frecuencias Constantes.

Al realizar el análisis de los valores obtenidos de la tabla3.11

Frecuencia Constante1, se concluye que el error aumenta en la

lectura, es menor o igual a ±0.3 Hz, en sus valores medios, lo

contrario en la lectura de sus valores extremos.

Para los valores obtenidos de la tabla3.12 Frecuencia Constante2, se

tiene valores similares al Proceso1, un error menor o igual a ±0.5 Hz,

en la lectura de sus valores medios, para más confiable en sus

frecuencias extremas.

Conclusión Control Local

De las pruebas realizadas en el Control Local, se tiene un buen

margen de confiabilidad en el manejo del variador de frecuencia

desde el módulo y en la lectura de la frecuencia de este; teniendo en

cuenta que el error es menor a ±0.15 Hz, para los incrementos de

frecuencia por incrementos o decrementos, y aumenta el error para

las otras pruebas aproximado a ±0,7 Hz, los tiempos para puntos

específicos de las pruebas coinciden.

Conclusión Control Remoto

Para las pruebas realizadas en el Control Remoto, se concluye que

la comunicación desde la PC al variador de frecuencia es eficiente, al


141

igual que en el Control Remoto se tiene un error de lectura menor a

±0.15 Hz en los incrementos y decrementos de frecuencia por pasos,

este error aumenta para las pruebas siguientes a ±0.7 Hz, se tiene

en cuenta que los tiempos coinciden en las pruebas

correspondientes; los datos obtenidos de frecuencia son los mismos

a los graficados por el software desarrollado en LabVIEW, en tiempo

real. Inversión de giro y guardando las gráficas para generar registros

para análisis posteriores.

Conclusión General

Se concluye que de la parte de Control Local y Control Remoto,

estos coinciden en frecuencias y tiempos, se tiene un buen margen

de confiabilidad, se debe resaltar que la señal analógica de corriente

de salida del variador, no es completamente lineal, por lo cual este

puede ser una de las razones por la que no se consigue una

precisión total sobre la lectura de los datos de frecuencia del

variador. Las acciones de inversión de giro, incremento y decremento

de frecuencia, generación de rampas, frecuencias constantes y

realización de procesos en control local las realizan de una manera

confiable.

3.4 Alcances y Limitaciones

En la actualidad la gran mayoría de industrias incorporan en sus

respectivos procesos una infinidad de elementos sean estos mecánicos,

eléctricos, electrónicos o neumáticos, los mismos que cumplen determinadas

funciones para llegar al cumplimiento de su cometido final, esto es el de

realizar una acción concreta de acuerdo al tipo de proceso a tratarse.

La velocidad del motor asincrónico depende de la forma constructiva del

motor y de la frecuencia de alimentación; un variador de frecuencia es un

elemento seguro en el control de un motor de corriente alterna; como la

frecuencia de alimentación que entregan las Compañías de electricidad es


142

constante, la velocidad de los motores asincrónicos es constante, salvo que se

varíe el número de polos, el deslizamiento o la frecuencia.

3.4.1 Alcances.

Por lo expuesto se puede decir que entre los alcances del proyecto se

tiene:

- Ya que se esta realizando un control electrónico de un variador de

frecuencia para un motor AC, se puede manejar sus parámetros como

velocidad, sentido de giro y frenado, localmente desde el módulo

electrónico o en forma remota a través de una PC, obteniendo un

sistema de control SCADA que puede aplicase con fines de

investigación para un variador de frecuencia.

- El módulo de Control Local y Remoto para el Variador de Frecuencia y la

Comunicación con la Plataforma de Desarrollo LabVIEW, esta realizado

para que el estudiante, de una manera sencilla se familiarice con el

funcionamiento del variador de frecuencia y a su vez con la plataforma

de Desarrollo LabVIEW.

- En el Control Local y Remoto se puede generar rampas de aceleración,

desaceleración con tiempos definidos, frecuencias constantes, y realizar

una secuencia específica o proceso en tiempo real, optimizando el

desempeño del variador de frecuencia.

- El Control Local y Remoto permite visualizar la frecuencia que

suministra el variador, la velocidad del motor.

- A través de una señal analógica de 0 a 10 voltios se maneja la

frecuencia del variador y por una señal de salida de este de 0 a 20

miliamperios de éste, se comprueba que la frecuencia suministrada al

motor sea la correcta; estas variables serán visualizadas en el Control

Local y Remoto.


143

- El módulo de Control Local y Remoto permite un mando seguro hacía el

variador de frecuencia, permitiendo modificar la frecuencia y

simultáneamente el voltaje aplicado al motor AC a ser utilizado.

- Ya que se cuenta con una comunicación con la Plataforma de Desarrollo

LabVIEW, se tiene ventajas que permite ésta, como la facilidad de

guardar registros del desempeño del variador de frecuencia.

- En la Plataforma de Desarrollo LabVIEW, se puede visualizar rampas de

aceleración y desaceleración, frenado, inversión de giro y frecuencias

constantes en tiempo real, permitiendo un análisis del desempeño del

variador de frecuencia inmediato, o puede ser registrados para un

análisis posterior.

- La comunicación vía RS-232 entre la placa base del microcontrolador

PIC 16F877 y la PC, utilizando la Plataforma de Desarrollo LabVIEW

permite un mando remoto del variador de frecuencia en procesos en los

cuales el ambiente en el que se desarrolla puede ser inaccesible ya sea

por la presencia de agentes como el ruido, gases, ácidos, etc, entonces

es imprescindible establecer un control por mando remoto dada la

situación física incómoda especialmente para el operario, al ofrecer una

gran versatilidad para el monitoreo y mando del motor.

- El Microcontrolador (PIC) es una herramienta muy poderosa en el diseño

de este proyecto, las características técnicas que tiene, resulta

adecuado para simplificar el control local y remoto del variador de

frecuencia, logrando generar una secuencia para un proceso

determinado por el usuario.

- La Placa Base permite reprogramar fácilmente el microcontrolador PIC

16F877 mediante una comunicación ICP con el programador PIC

Programmer II, sin desmontar dicho microcontrolador de la placa.


144

- El manejo del módulo es sencillo ya que fue creado con un ambiente

amigable para el usuario.

3.4.2 Limitaciones.

Las limitaciones del proyecto son:

- El modulo de Control Local y Remoto fue creado específicamente para

el variador de frecuencia ABB ACS 300.

- Para realizar una nuevo proceso se debe reprogramar el

microcontrolador para que realice la secuencia requerida.

- La salida analógica de corriente de 4 a 20 mA del variador de frecuencia,

no es completamente lineal, por lo cual limita en la lectura de los datos

del estado del variador de frecuencia, generando un error menor a ±0.3

Hz para algunos valores de frecuencia.

- El Proceso no podrá ser muy extenso debido a la escasa memoria

estática del microcontrolador PIC 16F877.

- La resolución del conversor Digital – Análogo es de 8 bits lo cual no

permite un control mas exacto de la señal analógica que ingresa al

variador de frecuencia, y por consiguiente la frecuencia que se va a

suministrar al motor.

3.5 Análisis Técnico – Económico

3.5.1 Introducción. En la tabla se detalla el costo de los elementos que conforman el

módulo de Control Local Electrónico y Remoto para el Variador de Frecuencia y

Comunicación con la Plataforma de Desarrollo LabVIEW. El cuál es necesario

para la realización de este proyecto.

Item Equipo Precio Cant. Unid. P. Total


145

Unitario

1 Placa base para PIC 16F877 $80 1 U $80

2 Conversor D/A $42 1 U $42

3 Teclado numérico serie RS232-TTL

$23 1 U $ 23

4 Interfaz de display LCD sincrónico $55 1 U $55

5 Programador para PICs $18 1 U $18

6

Varios: Caja, Conductores y

Conectores

$41 --- --- $41

TOTAL 1 $259

Tabla 3.13 Módulo de Control Local Electrónico.

Realizando un análisis, de la tabla anterior, se observa que el costo total

no es muy elevado, comparando con el equipo que va controlar (variador de

frecuencia ACS 300), el cuál ya tiene la Escuela Politécnica del Ejercito-

Latacunga.

El costo de los elementos que intervienen en el proyecto, al comparar

con un equipo que se puede encontrar en mercado (PLC‟s, un cerebro

electrónico, u otro), no varía mucho del precio total expuesto, la ventaja de

haber realizado el presente proyecto, fue llenar todos los objetivos propuestos

con el módulo, lo que talvez no se podía haber hecho con un solo equipo

adquirido.

3.5.2 Conclusión Técnico – Económico.

Al concluir con el análisis del presupuesto, se detalla los costos de los

elementos que conforman el “Módulo de Control Local Electrónico y Remoto

para el Variador de Frecuencia y Comunicación con la Plataforma de Desarrollo

LabVIEW”. Los costos para elaborar son reducidos, las placas son fáciles de

adquirir al igual que elaborarlas.

Nota1: Cabe destacar que el computador, el software, el motor y el variador de

frecuencia, los tiene la Escuela Politécnica del Ejercito-Latacunga los

cuales no es necesario adquirir.


146

CONCLUSIONES

Luego de realizar las pruebas del caso y ver el Módulo funcionando, se

concluye que se logró el objetivo propuesto:

– Implementar un control local y remoto de un Variador de

Frecuencia para un motor AC empleando el microcontrolador

PIC 16F877 y la plataforma de desarrollo LabView.

– Analizar los parámetros que intervienen en la operación de un


– Analizar los parámetros que intervienen en la operación de un

motor AC.

– Analizar la arquitectura y programación del microcontrolador PIC

16F877 y periféricos auxiliares.

– Evaluar las herramientas de hardware y software con las que se

cuenta para el desarrollo de aplicaciones para el presente

proyecto de investigación.

– Cumplir con los requisitos establecidos para obtener el título de

Ingeniero Terminal en Electrónica e Instrumentación.

El Microcontrolador PIC 16F877 es una herramienta muy poderosa en

el diseño de este proyecto, las características técnicas que tiene, hace

fácil el manejo de entradas y salidas analógicas y digitales, para el

control local electrónico del variador de frecuencia.

El Microcontrolador PIC 16F877 permitió de una manera sencilla y

confiable la comunicación vía RS-232 con la PC utilizando para ello

LabVIEW con lo que se consigue el mando remoto del variador de

frecuencia.


147

El proyecto permite el mando local y remoto de un variador de

frecuencia permitiendo visualizar curvas: de rampas de aceleración y

desaceleración, de frenado, de inversión de giro y de frecuencias

constantes casi en tiempo real.

El proyecto permite a través de la Plataforma de Desarrollo LabVIEW un

análisis de curvas de aceleración y desaceleración, en el instante del

funcionamiento del variador de frecuencia.

El proyecto permite a través de la Plataforma de Desarrollo LabVIEW

crear registros y guardarlos en el disco duro del PC, los cuales se

pueden recuperar y volver a obtener las curvas de aceleración y

desaceleración, del funcionamiento del variador de frecuencia para fines

específicos para el profesor como para el alumno.

El proyecto utiliza las equipos de hardware como motor, variador de

frecuencia, la PC, etc. y software como el programa de desarrollo

LabVIEW, necesarias con las que se cuenta, en las instalaciones de la

Escuela Politécnica del Ejercito – Latacunga, lo que permitió el

desarrollo del presente proyecto de investigación, de una manera

económica.

La gran diversidad de software dedicada para sistemas SCADA permite

garantizar tanto el mando como el monitoreo del módulo local y remoto

del proyecto.

El sistema de programación por eventos utilizado en este proyecto, es

más sencillo y mucho más eficiente que la programación del PIC

tradicional o ensamblador, ya que el computador responderá al evento

realizado.

Ya que el variador de frecuencia consta de una señal estándar de

corriente (4–20 mA), permite colocar el módulo a distancias


148

considerables ya que no hay pérdidas por caídas de tensión, la cual va a

la par con la frecuencia de trabajo de éste y que permitió visualizar las

diferentes curvas y monitorear el desempeño del variador de frecuencia.

La poca no linealidad de la salida analógica de corriente de 4 a 20 mA

del variador de frecuencia, demostrada en laboratorio, no permitió tener

medidas exactas de lectura de frecuencia, ya que para la curva de esta

no coincidió exactamente con la curva de frecuencia, por lo cuál se

presento un error de décimas de hertz, en la visualización de los datos

tanto en la parte local y remota del proyecto.

Este módulo podría manejar otros dispositivos que tengan señales

analógicas de corriente de 4 a 20 mA como salida.

Proyectos como este, realizados a conciencia incrementan los

conocimientos, ocasionando investigar profundamente sin importar

muchas veces el tiempo, considerando que, el objetivo de un profesional

no es obtener un título buscando el camino sin obstáculos, sino la

satisfacción de haberlo realizado, cumpliendo objetivos y llegando a la

meta, a costa de sacrificio, esfuerzo y dedicación.

RECOMENDACIONES

Se recomienda linealizar la señal de salida analógica de corriente de 4 a

20 mA, en este caso del variador de frecuencia, esto se puede realizar

por software en la programación mediante fórmulas matemáticas o

comparaciones, o hardware utilizando circuitos integrados (circuitos

operacionales), ya que se tiene una mejor exactitud en el manejo y

control del variador de frecuencia,

Antes de utilizar el módulo para prácticas, el estudiante u operador debe

haber leído el manual de operación de éste, para evitar algún problema

con su manejo.


149

Se recomienda buscar nuevas formas de mando para muchos

elementos de control existentes y no tener que importar las ya hechas.

Ya que la presentación del proyecto tanto en la parte local y remota es

amigable, se da la facilidad al operador que utilice todas las ventajas de

una manera rápida para el mando del variador de frecuencia.

Se recomienda que la operación y mantenimiento sea responsabilidad

del laboratorio al cuál se halla confinado el módulo.

Este módulo debe ser utilizado por personas que tienen conocimientos

teórico prácticos de electrónica o electromecánica, bajo supervisión del

profesor guía.

Se debe cuidar de no golpear, mojar o dejar el equipo en lugares

húmedos o corrosivos para un mejor mantenimiento de los elementos.

El módulo debe dejarse apagado después de cada práctica.

Tener cuidado con trabajar con alta tensión, ya que podría causar daño

a la persona que opera el equipo como al equipo mismo, también puede

introducir ruido y dar valores errados.

En el desarrollo de nuestra investigación se utilizó un motor de ¼ de HP

para las pruebas realizadas, se recomienda utilizar el módulo para

manejar motores de mayor potencia, dependiendo de las limitaciones del

variador de frecuencia que presente para incrementar la eficiencia de

este proyecto.

Se recomienda que se elaboren más proyectos de este tipo, permitiendo

esto, generar tecnologías propias y económicas de uso múltiple para las

industrias o empresas.


150

Como parte de nuestra formación profesional es dar soluciones a los

problemas en la industria, recomendamos mayor acercamiento del

estudiante a este medio, realizando giras técnicas serias con las que se

pueda diseñar o dar soluciones concretas a los problemas puntuales

existentes en la industria y así no recurrir al profesional extranjero para

realizar tareas con lo que cuenta el país.


151

GLOSARIO

A / D: Análogo / Digital.

ADC: Conversor Analógico Digital.

Amplificador Operacional: Amplificador de corriente continua de alta

ganancia, que constituye la base de los

controladores electrónicos.

Bit: Unidad de información o dígito binario, mínima información digital.

C: Lenguaje de programación de nivel medio.

C.I.: Circuito Integrado.

CONTROL LOCAL: Control ubicado en un lugar diferente al variador de

frecuencia.

CONTROL REMOTO: Control ubicado en un lugar diferente al variador de

frecuencia.

Convertidor: Instrumento que recibe una señal estándar y la envía modificada

en otra de tipo de señal que también es estándar.

DAC: Convertidor Digital Analógico.

D/A: Digital / Analógico.

E/S: Entrada / Salida.

Frecuencia: Número de ciclos por unidad de tiempo, su cantidad de medida es

el hertz.

HMI: Interfase Hombre Máquina.

I/O: Entradas Salidas.

LABVIEW: Software de programación gráfica.


152

MODEM: Modulador demodulador, interfas análoga digital

PLC: Controlador Lógico Programable.

Proceso: Conjunto de instrucciones o funciones realizadas por el equipo, en el

cuál es controlada una variable, sin incluir los equipos de control.

RAM: Memoria de Acceso Randómico, memoria del tipo no permanente.

ROM: Memoria Solamente de Lectura, memoria del tipo permanente.

Ruido: Cualquier perturbación eléctrica o señal accidental no deseada, que

modifica los datos deseados.

SCADA: Sistema de adquisición de datos control y supervisión.

Señal: Salida o información que emana un instrumento. Información

representativa de un valor cuantificado.

Señal de Salida Analógica: Señal de salida del instrumento que es una

función continua de la variable medida.

Señal de Salida Digital: Señal de salida que representa la magnitud de la

variable medida en forma de una serie de

cantidades discretas codificadas en un sistema de

notación.


153

ANEXOS


154

Anexo I

Manual del Usuario para el Control Local y Remoto del Variador

de Frecuencia ABB


155

Para describir el uso de este control se dividirá en dos partes, la primera

el manejo del Control Local y la segunda el Control Remoto:

CONTROL LOCAL

Figura 1. Control Local

En el siguiente diagrama (Fig.2) se detalla la secuencia de ingreso por

teclado a las diferentes opciones del Sistema Local:

Teclado numérico

serie RS232-TTL

Interfaz de display

LCD sincrónico




156

Figura 2. Secuencia de ingreso por Teclado

1) Ingreso de la Frecuencia y Velocidad

Máxima del Motor

2) Ingreso a Páginas 1 o 2

Pagina 1 Pagina 2

1.1) Incrementar o Decrementar Frecuencia

1.2) Visualización de la Velocidad del Motor y

Corriente Censada del Variador de Frecuencia

1.3) Ingreso de la Frecuencia Mínima y

Máxima para realizar las rampas

1.4) Ingreso de Tiempos para la Rampa

Ascendente y para la Rampa Descendente

2.1)Visualización de la Máxima Velocidad y

Frecuencia del Motor

2.2) Acceso al Control Remoto y Visualización

del Voltaje de control suministrado al

Variador

2.3) Ingreso de Frecuencias Constantes 1 y 2

2.4) Iniciar Rampas (Ascendente o

Descendente) o Frecuencias Constantes

2.5) Ingresar al Proceso 1 o 2


157

A continuación se explicará más detalladamente cada una de las

opciones del Control Local:

El Teclado consta de los siguientes botones de control:

Figura 3. Botones de control

(0,1,2…9) Teclas numéricas utilizadas para selección de submenús de

cada página, ingreso de frecuencias máximas (FMAX),mínimas (FMIN),

Tiempos para rampas Ascendentes (TACC), Descendentes (TDCC) y

Variables de los Procesos.

Desplazamiento hacia arriba para visualizar las diferentes opciones de

cada página, Incrementar la Frecuencia.

Desplazamiento hacia abajo para visualizar las diferentes opciones de

cada página, Decrementar la Frecuencia .

Regresar o Atrás, presionar este botón para salir de los submenús como

por ejemplo de las rampas, de las frecuencias constantes, del control remoto o

de los procesos.


158

Botón para finalizar el ingreso de un valor como por ejemplo FMAX,

FMIN, TACC, etc.

Presionar para Invertir el giro del motor.

Presionar para Frenar el motor.

Después de ingresar la frecuencia y velocidad máxima del motor a

utilizar, se visualiza en el LCD las dos páginas disponibles:

Figura 4. Páginas

El acceso a cada página se realiza por el teclado numérico (Presionar 1

para página 1 o 2 para página 2).

Cada página tiene opciones diferentes con relación a la otra.

En la página 1 tenemos:

5. Incrementar o Decrementar Frecuencia.

6. Visualización de la Velocidad del Motor y Corriente censada del Variador

de Frecuencia.

7. Ingreso de la Frecuencia Mínima y Máxima para realizar las rampas.

8. Ingreso de Tiempos para la Rampa Ascendente y para la Rampa

Descendente.

En la página 2 tenemos:

6. Visualización de la Máxima Velocidad y Frecuencia del Motor.


159

7. Acceso al Control Remoto y Visualización del Voltaje de control


8. Ingreso de Frecuencias Constantes 1 y 2.

9. Iniciar Rampas (Ascendente o Descendente) o Frecuencias Constantes.

10. Ingresar al Proceso 1 o 2.

Algunas de las opciones de cada página tienen submenús para el ingreso

de datos, como frecuencias, tiempos, variables de Procesos, etc.

A continuación se explica cada submenú:

Pagina 1:

1.1) Incrementar o Decrementar Frecuencia :

Figura 5. Incrementar o Decrementar Frecuencia

Al ingresar en esta opción (presionando botón 1) aparece la siguiente

pantalla:

Figura 6. Submenú 1.1.1

1.1.1) En este submenú podemos incrementar, decrementar y visualizar la

frecuencia del Variador; si deseamos salir de este submenú presionamos el

botón regresar.

1.2) Visualización de la Velocidad del Motor y Corriente censada del


Figura 7. Visualización de la Velocidad del Motor y Corriente


160

Esta opción solo nos permite visualizar los parámetros indicados.

1.3) Ingreso de la Frecuencia Mínima y Máxima para realizar las rampas.

Figura 8. Ingreso de la Frecuencia Mínima y Máxima para realizar las rampas

Al ingresar en esta opción (presionando botón 2) nos presenta la

siguiente pantalla:


1.3.1) Este submenú nos permite ingresar la frecuencia mínima (FMIN) y

máxima (FMAX) de la rampa que deseemos generar; estos valores

servirán para la rampa ascendente y descendente.

1.4) Ingreso de Tiempos para la Rampa Ascendente y para la Rampa

Descendente

Figura 10. Ingreso de Tiempos para las Rampas

Al ingresar en esta opción (presionando botón 3) nos presenta la

siguiente pantalla:



161

1.4.1) Este submenú nos permite ingresar el tiempo que va a durar la rampa

accendente (TACC) y descendente (TDEC).

Pagina 2:

2.1) Visualización de la Máxima Velocidad y Frecuencia del Motor

Figura 12. Visualización de la Máxima Velocidad y Frecuencia del Motor

Esta opción solo nos permite visualizar los parámetros indicados.

2.2) Acceso al Control Remoto y Visualización del Voltaje de control


Figura 13. Acceso al Control Remoto y Visualización del Voltaje de control

En esta pantalla podemos visualizar el voltaje de control (0-10Vdc)

aplicado al Variador de Frecuencia o ingresar al Control Remoto (presionando

botón 4), en donde se presenta la siguiente pantalla:


2.2.1) Este submenú nos permite Iniciar (presionando botón 1) el Control

Remoto o Regresar a la Página 2 (presionando botón Regresar).

Al Iniciar el Control Remoto aparecerá la pantalla siguiente,


162

Figura 15. Submenú 2.2.1.1

en la cual podemos visualizar las variaciones de Frecuencia.

2.3) Ingreso de Frecuencias Constantes 1 y 2.

Figura 16. Ingreso de Frecuencias Constantes 1 y 2

Ingresando a esta opción (presionando botón 5) nos presenta la

siguiente pantalla:


2.3.1) Este submenú nos permite ingresar la frecuencias constantes1 y 2

(Fcons1 y Fcons2).

2.4) Iniciar Rampas (Ascendente o Descendente) o Frecuencias

Constantes

Figura 18. Iniciar Rampas o Frecuencias Constantes

Esta pantalla nos presenta dos opciones, ingresar a generar las rampas

(presionando botón 1) o establecer frecuencias constantes (presionando botón

2).

2.4.1) Al ingresar a generar las rampas se muestra la siguiente pantalla:


163


Este submenú nos permite generar la Rampa Ascendente

(presionando botón 1) o Descendente (presionando botón 2).

En cualquiera de las rampas se presenta la pantalla que se indico

en la Figura 14. y a continuación la pantalla de la Figura 15.

2.4.2) Al ingresar a establecer frecuencias constantes aparecerá

la siguiente pantalla:


El submenú nos permite fijar a una frecuencia constante 1 (presionando

botón 1) o a una frecuencia constante 2 (presionando botón 2).

Al presionar cualquiera de las dos opciones se mostrará la pantalla que

se indico en la Figura 14. y a continuación la pantalla de la Figura 15.

2.5) Ingresar al Proceso 1 o 2

Figura 21. Ingresar al Proceso 1 o 2

Esta pantalla nos presenta dos opciones, ingresar al Proceso1

(presionando botón 1) o al Proceso 2 (presionando botón 2).


164

Al ingresar al Proceso 1 se muestran la siguientes pantallas:

2.5.1) Variables 1 y 2


Si deseamos ingresar a este submenú presionamos el botón 2

caso contrario presionamos los botones de desplazamiento para

visualizar las demás variables.

Este submenú nos permite ingresar dos variables, la Frecuencia

Inicial 1 y la Frecuencia Final 1; Estas variables se utilizarán en la

ejecución o secuencia del Proceso1. Lo mismo sucede con las

siguientes variables del Proceso 1:









165


Se ingresará a cada variable presionando el botón indicado por

ejemplo „3‟. El ingreso de datos se lo realizará como se ha explicado en

pantallas anteriores.

2.5.6) Comenzar o ejecutar el Proceso 1

Figura 27. Comenzar o ejecutar el Proceso 1

Esta pantalla nos permite comenzar o ejecutar el proceso1 (presionando

botón 4) o salir (presionando botón 5).

El Proceso 1 tiene la siguiente secuencia de operación:

Figura 28. Secuencia de operación del Proceso 1


166

VARIABLE DEFAULT

F_Inicial 1 1 Hz

F_Final 1 40 Hz

F_Inicial 2 1 Hz

F_Final 2 30 Hz

Tiempo sub1 20 seg

Tiempo baj1 15 seg

Tiempo sub2 10 seg

Tiempo baj2 5 seg

Tiempo_alto 10 seg

Tiempo_bajo 20 seg

Tabla 1. Variables del Proceso 1

Al ingresar al Proceso 2 se muestran pantallas similares a las

indicadas en el Proceso 1; el ingreso de datos y visualización es el mismo.

El Proceso 2 tiene la siguiente secuencia de operación:

Figura 29. Secuencia de operación del Proceso 2

VARIABLE DEFAULT

F_Inicial 1 1 Hz

F_Final 1 30 Hz

F_Inicial 2 1 Hz

F_Final 2 40 Hz

T1 20 seg

T2 15 seg

T3 10 seg

T4 5 seg

T_alto 10 seg

T_bajo 20 seg

Tabla 1. Variables del Proceso 1


167

CONTROL REMOTO

Figura 30. Control Remoto

El Control Remoto se realizó en la plataforma de Desarrollo Labview el

cual nos da una gran versatilidad para la visualización y el control del motor.

El uso del control Remoto es mucho más sencillo que el Control Local; a

continuación indicamos en orden las ventanas que posee el programa

desarrollado para el Control Remoto:

8. Ingreso de Password

9. Ingreso de Frecuencia y Velocidad Máxima

10. Menú Visualización – Control – Proceso

11. Visualización

12. Visualización y Control

13. Proceso

14. Comparar Gráficas

1) Ingreso de Password

Software LabView


Variador de

Frecuencia ACS 300


168

Figura 31. Pantalla para clave de ingreso

Esta es la primera pantalla que se muestra al ejecutar el programa o

software; en la cual ingresamos nuestra clave para acceder a dicho programa

de Control Remoto.

2) Ingreso de Frecuencia y Velocidad Máxima

Fig

ura

32.

Pan

tall

a

par

a

ing

res

o

de

Frecuencia y Velocidad Máxima


169

En esta ventana ingresamos la Frecuencia y Velocidad Máxima del motor a

utilizarse.

3) Menú Visualización – Control – Proceso

Figura 33. Pantalla Menú: Visualización – Control – Proceso

La ventana nos presenta un menú con tres opciones que son Visualización,

Control + Visualización y Proceso; podemos acceder a cualquiera de ellas

mediante un clic en el botón correspondiente.

4) VISUALIZACIÓN.

En la figura 34, se muestra la ventana nos permite la visualización de

variables que se modifican en el Control Local como la Frecuencia que

suministra el Variador, la Velocidad del Motor, el voltaje de control (0-10Vdc)

aplicado al Variador, y la corriente censada del Variador de Frecuencia.

También nos permite la visualización de curvas de Frecuencia con respecto

al Tiempo real, guardar graficas o curvas para luego ser comparadas y

analizadas, y Guardar Registros.


170

Figura 34. Pantalla Visualización

5) Visualización y Control

Figura 35. Pantalla Control


171

Esta ventana tiene las mismas características u opciones que la ventana de

Visualización, pero además nos permite controlar el Variador de Frecuencia.

Podemos Incrementar o Decrementar la frecuencia que suministre el

Variador al motor, generar Rampas Ascendentes o Descendentes y fijar

Frecuencias constantes todo esto con las características de visualización de

variables y curvas.

6) Comparar Gráficas

Figura 37. Pantalla Comparar Gráficas

En esta pantalla podemos comparar las últimas 4 gráficas que se han

guardado para su comparación y análisis.


172

Diagrama de Conexiones

Figura 38. Diagrama de Conexiones en el Módulo

Como se observa en figura 38, para las conexiones del variador de frecuencia

hasta el módulo se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones:

(Cable Rojo) Y (Cable Azul); Salida Analógica de Voltaje de 0 a 10

V hacia el Variador de Frecuencia (Cables fijos en el variador de

frecuencia).

(Cable Verde) Y (Cable Blanco); Entrada Analógica de Corriente de

4 a 20 mA (Cables fijos en el variador de frecuencia).

(Cable Rojo); Entrada de Voltaje de 24 Vdc, cable proveniente del


(Cable Amarillo); Salida de 1 lógico (24Vdc), indica inicio del control local;

0 Lógico (0Vdc), apaga control local, cable proveniente del Variador de

Frecuencia.

1

2

1

3

1

4

5 6 7 8 9

10

1 2

1

3

1

4

5

6


173

(Cable Celeste); Salida de inversión de giro, cable proveniente del


(Cable Lila) Y (Cable Negro); Frecuencias constantes 1 y 2

respectivamente, cables provenientes del Variador de Frecuencia.

Entrada RS-232, para comunicación entre la PC y el Módulo.

NOTA: Las conexiones de alimentación del Variador de Frecuencia, el Motor

se las debe realizar como indique el profesor guía.

7

8 9

10


174

Anexo II

Librerías para Programación de Interfases


175

16F877.h

#device PIC16F877

#nolist

#define PIN_A0 40

#define PIN_A1 41

#define PIN_A2 42

#define PIN_A3 43

#define PIN_A4 44

#define PIN_A5 45

#define PIN_B0 48

#define PIN_B1 49

#define PIN_B2 50

#define PIN_B3 51

#define PIN_B4 52

#define PIN_B5 53

#define PIN_B6 54

#define PIN_B7 55

#define PIN_C0 56

#define PIN_C1 57

#define PIN_C2 58

#define PIN_C3 59

#define PIN_C4 60

#define PIN_C5 61

#define PIN_C6 62

#define PIN_C7 63

#define PIN_D0 64

#define PIN_D1 65

#define PIN_D2 66


176

#define PIN_D3 67

#define PIN_D4 68

#define PIN_D5 69

#define PIN_D6 70

#define PIN_D7 71

#define PIN_E0 72

#define PIN_E1 73

#define PIN_E2 74

////////////////////////////////////////////////////////////////// Useful defines

#define FALSE 0

#define TRUE 1

#define BYTE int

#define BOOLEAN short int

#define getc getch

#define fgetc getch

#define getchar getch

#define putc putchar

#define fputc putchar

#define fgets gets

#define fputs puts

////////////////////////////////////////////////////////////////// Control

// Control Functions: RESET_CPU(), SLEEP(), RESTART_CAUSE()

// Constants returned from RESTART_CAUSE() are:

#define WDT_FROM_SLEEP 0

#define WDT_TIMEOUT 8

#define MCLR_FROM_SLEEP 16

#define NORMAL_POWER_UP 24


177

////////////////////////////////////////////////////////////////// Timer 0

// Timer 0 (AKA RTCC)Functions: SETUP_COUNTERS() or SETUP_TIMER0(),

// SET_TIMER0() or SET_RTCC(),

// GET_TIMER0() or GET_RTCC()

// Constants used for SETUP_TIMER0() are:

#define RTCC_INTERNAL 0

#define RTCC_EXT_L_TO_H 32

#define RTCC_EXT_H_TO_L 48

#define RTCC_DIV_1 8









#define RTCC_8_BIT 0

// Constants used for SETUP_COUNTERS() are the above

// constants for the 1st param and the following for

// the 2nd param:

////////////////////////////////////////////////////////////////// WDT

// Watch Dog Timer Functions: SETUP_WDT() or SETUP_COUNTERS()

// RESTART_WDT()

#define WDT_18MS 8

#define WDT_36MS 9

#define WDT_72MS 10

#define WDT_144MS 11


178





////////////////////////////////////////////////////////////////// Timer 1

// Timer 1 Functions: SETUP_TIMER_1, GET_TIMER1, SET_TIMER1

// Constants used for SETUP_TIMER_1() are:

#define T1_DISABLED 0

#define T1_INTERNAL 0x85

#define T1_EXTERNAL 0x87

#define T1_EXTERNAL_SYNC 0x83

#define T1_CLK_OUT 8

#define T1_DIV_BY_1 0

#define T1_DIV_BY_2 0x10



////////////////////////////////////////////////////////////////// Timer 2

// Timer 2 Functions: SETUP_TIMER_2, GET_TIMER2, SET_TIMER2

// Constants used for SETUP_TIMER_2() are:

#define T2_DISABLED 0




////////////////////////////////////////////////////////////////// CCP

// CCP Functions: SETUP_CCPx, SET_PWMx_DUTY

// CCP Variables: CCP_x, CCP_x_LOW, CCP_x_HIGH

// Constants used for SETUP_CCPx() are:


179

#define CCP_OFF 0

#define CCP_CAPTURE_FE 4

#define CCP_CAPTURE_RE 5

#define CCP_CAPTURE_DIV_4 6

#define CCP_CAPTURE_DIV_16 7

#define CCP_COMPARE_SET_ON_MATCH 8

#define CCP_COMPARE_CLR_ON_MATCH 9

#define CCP_COMPARE_INT 0xA

#define CCP_COMPARE_RESET_TIMER 0xB

#define CCP_PWM 0xC

#define CCP_PWM_PLUS_1 0x1c



long CCP_1;

#byte CCP_1 = 0x15

#byte CCP_1_LOW= 0x15

#byte CCP_1_HIGH= 0x16

long CCP_2;

#byte CCP_2 = 0x1B

#byte CCP_2_LOW= 0x1B

#byte CCP_2_HIGH= 0x1C

////////////////////////////////////////////////////////////////// PSP

// PSP Functions: SETUP_PSP, PSP_INPUT_FULL(), PSP_OUTPUT_FULL(),

// PSP_OVERFLOW(), INPUT_D(), OUTPUT_D()

// PSP Variables: PSP_DATA

// Constants used in SETUP_PSP() are:

#define PSP_ENABLED 0x10

#define PSP_DISABLED 0

#byte PSP_DATA= 8


180

////////////////////////////////////////////////////////////////// SPI

// SPI Functions: SETUP_SPI, SPI_WRITE, SPI_READ, SPI_DATA_IN

// Constants used in SETUP_SSP() are:

#define SPI_MASTER 0x20

#define SPI_SLAVE 0x24

#define SPI_L_TO_H 0

#define SPI_H_TO_L 0x10

#define SPI_CLK_DIV_4 0



#define SPI_CLK_T2 3

#define SPI_SS_DISABLED 1

#define SPI_SAMPLE_AT_END 0x8000

#define SPI_XMIT_L_TO_H 0x4000

////////////////////////////////////////////////////////////////// UART

// Constants used in setup_uart() are:

// FALSE - Turn UART off

// TRUE - Turn UART on

#define UART_ADDRESS 2

#define UART_DATA 4

// TRUE - Turn UART on

////////////////////////////////////////////////////////////////// ADC

// ADC Functions: SETUP_ADC(), SETUP_ADC_PORTS() (aka

SETUP_PORT_A),

// SET_ADC_CHANNEL(), READ_ADC()

// Constants used in SETUP_ADC_PORTS() are:

#define NO_ANALOGS 0x86 // None


181

#define ALL_ANALOG 0x80 // A0 A1 A2 A3 A5 E0

#define ANALOG_RA3_REF 0x81 // A0 A1 A2 A5 E0 E1

#define A_ANALOG 0x82 // A0 A1 A2 A3 A5

#define A_ANALOG_RA3_REF 0x83 // A0 A1 A2 A5

#define RA0_RA1_RA3_ANALOG 0x84 // A0 A1 A3 Ref=Vdd

#define RA0_RA1_ANALOG_RA3_REF 0x85 // A0 A1 Ref=A3

#define ANALOG_RA3_RA2_REF 0x88 // A0 A1 A5 E0 E1 E2

#define ANALOG_NOT_RE1_RE2 0x89 // A0 A1 A2 A3 A5 E0

#define A_ANALOG_RA3_RA2_REF 0x8C // A0 A1 A5 Ref=A2,A3

#define RA0_ANALOG 0x8E // A0

#define RA0_ANALOG_RA3_RA2_REF 0x8F // A0 Ref=A2,A3

// Constants used for SETUP_ADC() are:

#define ADC_OFF 0 // ADC Off

#define ADC_CLOCK_DIV_2 1

#define ADC_CLOCK_DIV_8 0x41

#define ADC_CLOCK_DIV_32 0x81

#define ADC_CLOCK_INTERNAL 0xc1 // Internal 2-6us

// Constants used in READ_ADC() are:

#define ADC_START_AND_READ 7

#define ADC_START_ONLY 1

#define ADC_READ_ONLY 6

////////////////////////////////////////////////////////////////// INT

// Interrupt Functions: ENABLE_INTERRUPTS(), DISABLE_INTERRUPTS(),

// EXT_INT_EDGE()

// Constants used in EXT_INT_EDGE() are:

#define L_TO_H 0x40

#define H_TO_L 0

// Constants used in ENABLE/DISABLE_INTERRUPTS() are:

#define GLOBAL 0x0BC0


182

#define INT_RTCC 0x0B20

#define INT_RB 0x0B08

#define INT_EXT 0x0B10

#define INT_AD 0x8C40

#define INT_TBE 0x8C10

#define INT_RDA 0x8C20

#define INT_TIMER1 0x8C01

#define INT_TIMER2 0x8C02

#define INT_CCP1 0x8C04

#define INT_CCP2 0x8D01

#define INT_SSP 0x8C08

#define INT_PSP 0x8C80

#define INT_BUSCOL 0x8D08

#define INT_EEPROM 0x8D10

#define INT_TIMER0 0x0B20


183

#list Teclado Serie 4x4 salida RS232

//Configuración general

#include <16F84.h>

#fuses XT,NOWDT,NOPROTECT,PUT

#use delay(clock=4000000)

#use rs232(baud=9600, xmit=PIN_B5)

#use fast_io(A)

#use fast_io(B)

//Definiciones del hardware

#define led_on output_low(PIN_A4)

#define led_off output_high(PIN_A4)

#define valid_on output_high(PIN_B4)

#define valid_off output_low(PIN_B4)

#define pw 70 //Ancho de pulso en ms del Valid data antes de enviar el

caracter

#define enter 13 //codigo del enter (o poner #)

/*

Hardware del Interfaz 4x4 de teclado

Uso del puerto

TX: Ra0/Ra1/Ra2/Ra3: filas 0123 Salidas

RX: Rb0/Rb1/Rb2/Rb3: columnas 0123 Entradas

Ra4: led de status activo en alto

Rb4: Valid

Rb5: TXdata


184

Rb6 y Rb7 programador ICP

/-----Tx -----\

Ra0 Ra1 Ra2 Ra3

c1 c2 c3 c4

1 2 3 A f1 Rb0

4 5 6 B f2 Rb1 -> |RX

7 8 9 C f3 Rb2

* 0 # D f4 Rb3

*/

main()

char dato,fi,fil,col,acu,aux,asc;

// Definición de puertos

set_tris_a (0b00000);

set_tris_b (0b11001111);

led_off;

valid_off;

while (TRUE)

delay_ms(50);

asc='X';

fi=1;

//Barro transmitiendo por columnas de C1 (Ra0) a C4(Ra3)

for (col=1;col<=4;col++)


185

output_a(fi+16); //El 16 para que mantenga el Ra4=1 (off)

//Activo linea de columna

fi=fi<<1;

//Leo las FILAS (portb) y lo cargo en Aux

aux=(input_b() & 0b00001111); // sólo me interesa la parte baja

if (aux!=0) // Si leo algo en las filas es que alguien pulso una tecla

fil=aux; // es la 1 o 2 fila

if (aux==4) fil=3; // es la tercera?

if (aux==8) fil=4; // es la cuarta?

dato=(fil-1)*3 + col; //calcula la formula

asc='0'+dato; // dejo el numero en ascii

if (dato==10) asc='*'; // es el asterisco?

if (dato==11) asc='0'; // es el cero?

if (dato==12) asc=enter; // es el numeral?

if (col==4) asc='@' + fil; // Flechas ?

led_on;

valid_on;

delay_ms(pw);

valid_off;

delay_ms(1);

putc(asc);

led_off;


186

delay_ms(70); //Retardo antes de comenzar repeticion de caracteres

if (input_b() & 0b00001111 != 0) delay_ms(250);

while (input_b() & 0b00001111 != 0)

led_on;

valid_on;

delay_ms(pw);

valid_off;

delay_ms(1);

putc(asc);

led_off;

delay_ms(70);//Retardo entre caracteres si mantengo tecla

pulsada


187

lcdser_plc.h

/*

Libreria para tarjeta IT&T LCD Serial

Funciones disponibles

lcd_cursor_on();

lcd_cursor_off();

lcd_ini();

lcd_linea1(int8 offset);

lcd_linea2(int8 offset);

lcd_putc(char o string)

lcd_clear();

printf. Ej printf(lcd_putc,"Total= %d",total);

lcd_luz_on(); enciende luz de display

lcd_luz_off(); apaga luz de display

*/

//Definiciones de CK, DATA y STROBE en plantilla

#define ck0 output_low(PIN_e0)

#define ck1 output_high(PIN_e0)

#define data0 output_low(PIN_e1)

#define data1 output_high(PIN_e1)

#define strobe1_off output_low(PIN_e2)

#define strobe1_on output_high(PIN_e2)

//Definiciones del hardware LCD serial

#define set_inst bit_clear(estado1,1)

#define set_dato bit_set(estado1,1)

#define set_enable bit_set(estado1,3)

#define set_disable bit_clear(estado1,3)


188

//Variables globales

int8 luz_lcd=0;

int8 estado1;

//Rutinas

txcomm1()

int8 i,e;

e=estado1 | luz_lcd;

strobe1_off;

ck0;

for (i=1;i<=8;i++)

data0;

if (bit_test(e,7)==1)

data1;

e=e<<1;

ck1;

delay_cycles(10);

ck0;

strobe1_on;

delay_cycles(10);

strobe1_off;


189

lcd_luz_on()

estado1=0;

luz_lcd=1;

txcomm1();

lcd_luz_off()

estado1=0;

luz_lcd=0;

txcomm1();

write_i(int8 x)

estado1=0;

//setear RS y Enable

set_inst;

set_enable;

txcomm1();

// Enviar primero parte alta de x

estado1=x & 0b11110000; //Poner parte baja en cero

//Cargo estado1 parte alta con dato XH

set_inst;

set_enable;

txcomm1();


190

set_disable; //aqui graba

txcomm1();

// Enviar segundo parte baja de x


set_inst;

set_enable;

txcomm1();

estado1=swap(x) & 0b11110000;

set_inst;

set_enable;

txcomm1();

set_disable;

txcomm1();

delay_ms(5);

lcd_putc(int8 x)

estado1=0;


set_dato;

set_enable;

txcomm1();


191

// Enviar primero parte alta de x

estado1=x;

estado1=estado1 & 0b11110000; // ;Poner parte baja en cero

//Cargo estado1 parte alta con dato XH

set_dato; //Mantengo

set_enable; //Mantengo

txcomm1();

set_disable; //aqui graba

txcomm1();

// Enviar segundo parte baja de x


set_dato;

set_enable;

txcomm1();

estado1=swap(x) & 0b11110000; //;Poner parte baja en cero

set_dato;

set_enable;

txcomm1();

set_disable;

txcomm1();

delay_ms(5);


192

lcd_clear()

write_i(0b00000001);

lcd_set(char x)

estado1=x;

set_enable;

txcomm1();

set_disable;

txcomm1();

delay_ms(5);

// Funciones de display

lcd_ini()

//;Funcion:

//;0 0 0 0 0 0 0 1 Clear Display

//;0 0 0 0 0 0 1 x Return Home

//;0 0 0 0 0 1 I/D S Sent.de desplaz. 1:izq 0:der / S=1 Shift ON

//;0 0 0 0 1 D C B Display,Cursor, Blinking= 0:Off 1:On

//;0 0 0 1 S/C R/L x x Shift= 1:Screen 0:Cursor Sentido= 1:Right 0:Left

//;0 0 1 DL N F x x DL= 0/1: 4/8 bits, N= 0/1: 1/2 lineas, F=0/1 5x7, 5x10

(font)

//;1 0 < offset > Ubica el cursor en la linea 1 + offset

//;1 1 < offset > Ubica el cursor en la linea 2 + offset


193

set_disable;

delay_ms(100);

//envio 03h 3 veces y luego 02h

lcd_set(0x30);

lcd_set(0x30);

lcd_set(0x30);

lcd_set(0x20);

write_i(0x28); //4 bits 2 lineas

write_i(0x08);

write_i(0x01);

write_i(0x06);

write_i(0x0C);

lcd_linea1(int8 offset)

offset=0b10000000 + offset;

write_i(offset);

lcd_linea2(int8 offset)

offset=0b11000000 + offset;

write_i(offset);

lcd_cursor_on()

write_i(0b00001111);


194

lcd_cursor_off()

write_i(0b00001100);

//;0 0 0 0 1 D C B Display,Cursor, Blinking= 0:Off 1:On


195

EEPROM

#ifndef EEPROM_SDA

//#define EEPROM_SDA PIN_b4

//#define EEPROM_SCL PIN_b5

#endif

#use i2c(master,sda=EEPROM_SDA, scl=EEPROM_SCL)

#define EEPROM_ADDRESS long int

//#define EEPROM_SIZE 16384

void init_ext_eeprom()

output_float(EEPROM_SCL);

output_float(EEPROM_SDA);

void write_ext_eeprom(long int address, byte data)

short int status;

i2c_start();

i2c_write(0xa0);

i2c_write(address>>8);

i2c_write(address);

i2c_write(data);

i2c_stop();

i2c_start();

status=i2c_write(0xa0);

while(status==1)

i2c_start();

status=i2c_write(0xa0);


196

byte read_ext_eeprom(long int address)

byte data;

i2c_start();

i2c_write(0xa0);

i2c_write(address>>8);

i2c_write(address);

i2c_start();

i2c_write(0xa1);

data=i2c_read(0);

i2c_stop();

return(data);


197

Anexo III

Plantillas para Programación de la Placa Base para PIC 16F877


198

Base para PIC 16F877

//Configuración general

//Definición del PIC a utilizar y configuración del conversor A/D a 10 bits

#device PIC16F877 adc=10

//Inclusión de las definiciones del PIC a utilizar

#include <16F877.h>

#fuses HS,NOWDT,NOPROTECT,PUT,NOBROWNOUT,NOLVP,NOCPD,WRT

/*

HS

NOWDT: No use watch dog

NOPROTECT: No protejer el codigo

PUT: Power up timer (booteo retardado)

NOBROWNOUT:no habilitar reset por baja tension

NOLVP: no habilita programacion con baja tension

NOCPD: no proteja memoria de datos eeprom

WRT: Habilita la programación de la FLASH

NODEBUG: no habilitar modo debug

*/

//Rejoj a utilizar 20 mhz

#use delay(clock=20000000)

//Configuración del puerto RS485

#use rs232(baud=9600, xmit=PIN_c6,rcv=PIN_c7,errors,stream=RS485)

#define rts_485_on output_high(PIN_d7)

#define rts_485_off output_low(PIN_d7)

#define RX485_on output_low(PIN_c5)

#define RX485_off output_high(PIN_c5)

#define tx_485_on output_high(PIN_c6)

//Configuración del puerto RS232


199

#use rs232(baud=9600, xmit=PIN_b3,rcv=PIN_b2,errors,stream=RS232)

#define rts_232_on output_high(PIN_b4)

#define rts_232_off output_low(PIN_b4)

#define cts_232 input(PIN_b5)

#define tx_232_on output_high(PIN_b3)

//Entrada de teclado serie RS232 TTL

#use rs232(baud=9600, rcv=PIN_b0,errors,stream=kb)

#define Kb input(PIN_b0)

//Bus I2C

#define EEPROM_SDA PIN_c4

#define EEPROM_SCL PIN_c3

//Configuración de los puertos en modo manual (set_tris, en main)

#use fast_io(A)

#use fast_io(B)

#use fast_io(C)

#use fast_io(D)

#use fast_io(E)

//Salidas digitales

#define buzzer_on output_high(PIN_e0)

#define buzzer_off output_low(PIN_e0)

#define out0_on output_high(PIN_d0)

#define out0_off output_low(PIN_d0)




#define out2off output_low(PIN_d2)







200




#define out7_on output_high(PIN_c5)

#define out7_off output_low(PIN_c5)

#define out8_on output_high(PIN_b2)

#define out8_off output_low(PIN_b2)











//Entradas digitales

#define inp0 input(PIN_a2)



#define inp3 input(PIN_c0)



#define inp6 input(PIN_d7)

#define inp7 input(PIN_b1) //Int1 18Fxxx

//Definiciones para el display LCD (usa librería lcdser_plc.h>

#define ck0 output_low(PIN_a7)

#define ck1 output_high(PIN_a7)

#define data0 output_low(PIN_a6)

#define data1 output_high(PIN_a6)

#define strobe1_off output_low(PIN_a2)


201

#define strobe1_on output_high(PIN_a2)

/*

Entradas Analógicas de 10 bits (0 a 1023)

RA0: Entrada analógica, Jp1=On Input: 4 a 20mA / JP1=Off Input:0 a 5V



Configuración de las entradas analógicas

setup_adc_ports(RA0_RA1_RA3_ANALOG);

setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_8);

Selección del canal analógico a leer (0,1 o 3)

set_adc_channel(0);

delay_us(20); //retardo necesario para estabilizacion del canal seleccionado

x0 = read_adc(); //lectura del canal, x0 variable tipo unsigned int16

*/

/* Hardware PIC16F877

;RA0 <......... An0 Entrada analógica 0


;RA2 <......... Digital Input 0




;RE0 .........> Ck LCD

;RE1 .........> Data LCD

;RE2 .........> Strobe LCD

;RB0 <......... Keyboard Input (RS232 TTL, Int0)

;RB1 <........> Digital Input 8 (Int1 18FXXX)

;RB2 .........> Digital Output 8 / (Inp) RX Rs232 (Int2 18FXXX)

;RB3 .........> Digital Output 9 / (Out) TX Rs232

;RB4 .........> Digital Output 10 / (Out) RTS Rs232 JP6=ON

;RB5 .........> Digital Output 11 / (Inp) CTS Rs232 JP7=ON


202

;RB6 .........> Digital Output 12 / ICP

;RB7 .........> Digital Output 13 / ICP

;RC0 <......... Digital Input 3



;RC3 .........> SCL I2C (Serial Clock)

;RC4 <........> SDA I2C (Serial Data)

;RC5 .........> CTS COM1 (Enable RX RS485) / Digital Output 7 (JP5=ON sin

chip 485)

;RC6 .........> TX COM1 (RS485)

;RC7 <......... RX COM1 (RS485)

;RD0 .........> Digital Output 0 / Buzzer

;RD1 .........> Digital Output 1






;RD7 <......... RTS COM1 RS485(JP4=OFF) / Digital Input 6 (JP4=ON, sin chip

485)

*/

//Globales

main()

//Variables locales del main

// Definición de puertos 0=out 1=inp

set_tris_a (0b111111); //Define el puerto A

set_tris_b (0b11000001); //Define el puerto B

set_tris_c (0b10000111); //Define el puerto C

set_tris_d (0b10000000); //Define el puerto D

set_tris_e (0b000); //Define el puerto E

delay_ms(1000);


203

//set_tris_b (0b00000001); //Define el puerto B

//Reset general

OUTPUT_A(0);

OUTPUT_B(0);

OUTPUT_C(0);

OUTPUT_D(0);

OUTPUT_E(0);

//Estado inicial pin Tx=high puertos RS232 y RS485

tx_485_on;

tx_232_on;

//Inicio

delay_ms(100);

//Ciclo de SCAN

while (TRUE)

//Programación del proyecto


204

Anexo IV

Características Generales del Microcontrolador PIC 16F877


205


206


207


208

Anexo V

Fotos del Módulo


209

Foto 1. Módulo del Control Local y Remoto de un Variador de Frecuencia para el Manejo de un Motor AC Utilizando el MICROCONTROLADOR PIC 16f877 y la Plataforma de Desarrollo Labview”

Foto 2. Motor ¼ HP


210

Foto 3. Variador de Frecuencia

Foto 4. Montaje Completo del Proyecto


211

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Ingeniería Eléctrica y Energética UNIVERSIDAD DE CANTABRIA

Lisjak Leandro; Principios De Los Controladores De Motores A Inducción

Andrés Cánovas López; Manual De Usuario Del Compilador Pcw De Ccs

Microchip; Future PICmicro Microcontroller Products Guide.

OCEANO / CENTRUM; Encyclopedia de la Electrónica Ingeniería y Teoría

Papenkort Franz; Diagramas Eléctricos de Control y Protección Papenkort

Franz

Ing. Marco Singaña; Diseño y construcción de un laboratorio para

microcontroladores PIC.

Dawes Chester L, Electricidad Industrial Baterías Electricidad

Electromagnetismo Motores Electricos.

Ceballos Francisco Javier, Programación orientada a objetos con C++.

GOTTFRIEND Cyron, Programación en C, McGraw Hill.

Alberto Llorente; Visualizadores de Información. Pantallas de cristal

Líquido.

BELOVE Charleo, Enciclopedia de la Electrónica Ingeniería y Técnicas.

Curtis Jonson, Process Control Instrumentation Technology, PRENTICE

HALL.

MACKAY, S.G. “Data Communication for Instrumentation and Control”,

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SHINSKEY F. GREG, Sistemas de Control de Procesos, Aplicación

Diseño y Sintonización. Tomo I.

CREUS S. Antonio, Instrumentación Industrial. Ediciones Marcombo 1995.

Cooper William, Instrumentación Electrónica y Mediciones.

National Instrumenst, Lab-PC-1200/AI USER MANUAL.

National Instrumenst , LabVIEW Data Acquisition.

MALONEY, Timmothy, “Electrónica Industrial Moderna”, Tercera Edición,

Prentice-Hall Hispanoamericana, México 1996.


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http://www.monografias.com/trabajos11/sisco/sisco.shtml


213

Latacunga Julio del 2005

Elaborado por:

Cristian Paúl Recalde Tapia

Patricio Sebastián Zurita Armijos

EL DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD EN INSTRUMENTACIÓN

Ing. Nancy Guerrón

EL SECRETARIO DE LA ESPE – LATACUNGA

Ab. Eduardo Vásquez Alcázar

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA...

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